我们的肺在氧气的感知方面是一个专家，然而一项针对小鼠的试验显示，皮肤可能也在其中起到了关键的支撑作用。研究人员发现，小鼠的皮肤能够测量空气中的氧气水平，从而有助于调整体内携带氧气的红血球的数量。人类的皮肤可能也具有某些类似的功能，这一发现为提高运动员或贫血症病人的血细胞水平打开了一扇新的大门。
蛙类和其他两栖动物通过它们的皮肤测量周围环境中的氧气浓度，但是从没有人考虑过哺乳动物是否具有类似的功能。美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的分子生物学家Randall Johnson，在利用小鼠进行皮肤癌实验时无意中发现了这个秘密。Johnson注意到，体内缺乏一种特殊皮肤基因的动物具有更多的红血球，因而使“它们的血液像淤泥一般黏稠”。这一观测结果意味着，皮肤能够以某种方式向肌体发送信号，加速红细胞生成素（EPO）——由肾脏形成的一种激素，能够促进红血球的形成——的生产。
为了搞清究竟发生了什么，Johnson的研究小组删除了11只小鼠皮肤中的HIF-1α基因，这种基因在缺氧响应中被激活。在正常的对照组小鼠中，暴露在低氧的环境下会使EPO水平剧增，然而这种状况并没有导致缺乏HIF-1α基因的啮齿动物的激素水平出现大幅度上升。研究人员在4月18日出版的《细胞》（Cell）杂志上报告了这一研究成果。当研究人员向9只呼吸充足氧气的小鼠施用少量硝化甘油（能够增加皮肤中的血液流量）后，这些动物的EPO及红血球水平都出现了激增，从而证明了增加皮肤中的供血量能够促进EPO的形成。研究人员尚未搞清皮肤究竟是如何感知气体的，但他们发现，小鼠的皮肤包含有与肺类似的氧敏感钾离子通道。人体也携带着HIF-1α基因，因此Johnson推测，我们的皮肤可能也具有类似的感知氧的功能。他说，如果真是这样，将为运动员提供一条新的并且是合法的促进红血球生产的途径，就像利用氧幕或在高纬度地区进行训练一样。Johnson指出，尽管EPO的使用是遭到禁止的，但将皮肤暴露在低氧的环境下同样能够达到相同的效果。
英国布拉德福大学的细胞生物学家Desmond Tobin表示，这一发现与最近的另一项研究——发现在低氧环境下，人体毛发中的EPO和HIF-1α水平会明显增加——一道，支持了这样一种观点，即人类皮肤能够对氧气作出响应。德国多伊士堡大学的生理学家Joachim Fandrey强调指出，这项研究成果表明，硝化甘油——长期以来一直用于治疗心脏病患者的心绞痛——能够促进那些因肾病或癌症而患上贫血症的病人的EPO水平。（来源：科学时报 群芳）
生物谷推荐原始出处：
（Cell），Vol 133, 223-234, 18 April 2008，Adam T. Boutin, Randall S. Johnson
Epidermal Sensing of Oxygen Is Essential for Systemic Hypoxic Response
Adam T. Boutin,1 Alexander Weidemann,1 Zhenxing Fu,5 Lernik Mesropian,1 Katarina Gradin,2 Colin Jamora,1 Michael Wiesener,3 Kai-Uwe Eckardt,3 Cameron J. Koch,4 Lesley G. Ellies,5 Gabriel Haddad,5 Volker H. Haase,4 M. Celeste Simon,4 Lorenz Poellinger,2 Frank L. Powell,5 and Randall S. Johnson1,
1 Molecular Biology Section, Division of Biological Sciences, UC San Diego, La Jolla, CA 92093, USA
2 Karolinska Institute, Stockholm S-17177, Sweden
3 University of Erlangen, Erlangen D-91054, Germany
4 University of Pennsylvania Medical School, Philadelphia, PA 19104, USA
5 Departments of Medicine, Pediatrics, and Pathology, UC San Diego School of Medicine, La Jolla 92093 CA, USA
Summary
Skin plays an essential role, mediated in part by its remarkable vascular plasticity, in adaptation to environmental stimuli. Certain vertebrates, such as amphibians, respond to hypoxia in part through the skin; but it is unknown whether this tissue can influence mammalian systemic adaptation to low oxygen levels. We have found that epidermal deletion of the hypoxia-responsive transcription factor HIF-1α inhibits renal erythropoietin (EPO) synthesis in response to hypoxia. Conversely, mice with an epidermal deletion of the von Hippel-Lindau (VHL) factor, a negative regulator of HIF, have increased EPO synthesis and polycythemia. We show that nitric oxide release induced by the HIF pathway acts on cutaneous vascular flow to increase systemic erythropoietin expression. These results demonstrate that in mice the skin is a critical mediator of systemic responses to environmental oxygen.
