2019年诺贝尔医学奖：细胞与氧气的那些事儿

本刊编辑部综合

10月初，2019年诺贝尔生理学或医学奖（简称“诺贝尔医学奖”）揭晓，获奖项目与氧气有关、与细胞对氧的适应性有关。可是，这个与人体健康有什么关系呢？它对人的生命有什么意义呢？

奖项的大致情况

今年，诺贝尔医学奖的获奖人有三位，分别为来自美国哈佛医学院达纳法伯癌症研究所的威廉·凯林、英国牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫以及美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎。

获奖的原因在于三位获奖者揭示了氧气如何在细胞中起作用，细胞如何适应氧气浓度的变化。他们的发现可解释包括人体新陈代谢、免疫、对高原的适应性、呼吸等问题，这可是为医学界解决了一堆难题。我们可以通过他们的研究发现，来进一步研究相关疾病及其治疗方法，如缺血性疾病、癌症、中风、感染、伤口治愈、心衰竭等问题。

我们都知道，鱼儿离不开水，人离不开氧气，氧气对人乃至所有动植物都至关重要。但是，细胞究竟是怎样感知氧气浓度变化、如何去适应氧气浓度变化的一直是科学家们心中的难解之谜。通过不断深入研究，三个科学家终于解答了这些问题。可见，这一研究结果，为人类认识世界万物又打开了一道新门。

细胞怎样感知氧气并适应氧气变化

要讲清细胞怎样感知氧气这个话题，还得从人体如何获得氧气开始。人体是通过呼吸，从空气中吸入氧气的，肺是主要的呼吸器官，氧气通过肺泡进入毛细血管，从而进入血液，然后血液将氧气运送到身体的各个部位。通过以上过程，人体便获得了氧气。

人体由细胞组成，人体对氧气的利用，其实是通过细胞来进行的。由于外在环境变化或者身体原因，氧气不足（缺氧）是细胞经常遇到的一种微变化。因为存在这一变化，细胞得时时通过一定的方式知道自己是否缺氧，然后根据相应的供氧情况做出改变，调整细胞内的信号，做出积极的反应，比如促进红细胞的生成，避免缺氧造成严重的细胞损伤。

细胞感知氧气多少并做出调整的方式方法，就是三位科学家研究的核心内容。

细胞对氧气变化的这一感知过程，就涉及他们在研究中发现的一种叫作缺氧诱导因子（HIF）的蛋白质。该蛋白质在细胞缺氧下有着重要的调节作用。

例如，很多人去西藏都会因为缺氧出现高原反应，即头晕眼花、浑身不舒服。但是，西藏人长期在缺氧的环境下，却能正常地生活繁衍。近年来，科学家对生活在高原上的西藏人做了基因检测，发现他们很多人都携带了一种突变的重要基因。而这个发生突变的基因，就是细胞对氧气缺乏感知后作出应对的重要基因。正是因为这个基因的改变，让藏族人能更好地适应缺氧的高原生活。这就好比热了要脱衣服，渴了得喝水，我们身体里的细胞也要适应环境的变化，也需要根据环境变化做出适当的调整。

缺氧对身体有哪些危害

我们理解了细胞对氧气感知的方式及对缺氧的应对办法，就明白在缺氧时，细胞是怎样调整自己，好让机体继续正常运行的。那么，缺氧对身体到底有哪些伤害呢？

缺氧会促使人各个器官的老化，加速衰老的进程，导致多种慢性疾病的发生。人体各系统的老化也会直接造成摄入氧气的量降低，运送氧的能力降低，利用氧气的效率降低，使整个身体组织处于程度不同的慢性缺氧状态。

人体组织缺氧会出现功能损伤，如脑缺氧者轻则头昏、耳鸣，重则出现脑细胞坏死、意识丧失等。大多数心脏疾病可引起心肌缺血缺氧，表现为心悸、心前区不适，有时心前区疼痛或呈放射痛，严重时可导致休克。肌肉缺氧通常会出现在剧烈运动之后，运动超过了有氧运动的强度，氧气跟不上供应，形成无氧代谢，從而导致大量的乳酸在体内堆积，人的肌肉就会出现僵硬、酸疼，严重的还会发生肌肉痉挛。

2019年诺贝尔医学奖三位获得者

该研究成果的应用

其实，三位科学家的研究成果之所以能获诺贝尔医学奖，不仅仅在于揭示了细胞对氧气浓度变化的适应性，更在于它还在临床应用上具有广阔的前景，可治患者，造福人类。

获奖专家的研究内容集中于缺氧诱导因子在癌症、缺血性疾病和慢性肺部疾病中的作用。缺氧诱导因子为开发相关的药物做出了巨大的贡献，这些药物有的可实现通过切断肿瘤生长所需的氧气供应而“饿死”癌细胞;有的可以保护受到诸如动脉疾病影响的组织，使其在低氧情况下存活。

如果开发出抑制低氧诱导因子的药物，就可让癌细胞经常长期处在缺氧状态，从而可达到“饿死”癌细胞的目的。如果能开发激活细胞对缺氧反应的药物，就可刺激细胞分泌信号分子，从而提高机体的携氧量，改善贫血症状。

值得一提的是，正是源于三人的重要发现——缺氧诱导因子，全球首个基于该发现的新药罗沙司他率先在中国获批上市，用于透析患者肾性贫血的治疗。

肾性贫血如未能及早发现并坚持规范治疗，将加速慢性肾病进展至终末期肾病，增加透析风险、心血管病发生风险和死亡率。此前，肾性贫血主要的治疗方案仍然是联合注射促红细胞生成素和铁剂，罗沙司他的上市为因慢性肾脏病引起的贫血患者提供了新的治疗手段。如果没有这三位科学家的突破性发现，众多的慢性肾病患者也无法享受到这一创新的治疗手段。

此外，罗沙司他用于治疗骨髓异常增生综合征引起的贫血等的新适应证，也正在中国甚至全球开展临床试验，或许也有良好的治疗效果。