二十三 竄一竄 過(guò)了青春期的你還能長(zhǎng)高嗎？
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】 近日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cell Stem Cell在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所)周波研究組組最新研究進(jìn)展“Tracing the skeletal progenitor transition during postnatal bone formation”。該工作揭示了小鼠青春期前后骨骼干細(xì)胞(Skeletal stem cell)屬性發(fā)生轉(zhuǎn)變，這為青春期間骨骼生長(zhǎng)模式的轉(zhuǎn)變提供了細(xì)胞基礎(chǔ)，也為實(shí)現(xiàn)成體骨骼繼續(xù)增長(zhǎng)指明了方向。
哺乳動(dòng)物的骨骼在出生后會(huì)快速生長(zhǎng)，但進(jìn)入青春期后，快速增長(zhǎng)的模式會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變成緩慢的增粗。這種青春期前后骨骼生長(zhǎng)模式變化的機(jī)制是什么？為什么成年之后身體不再長(zhǎng)高？長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)嗎？
周波研究組一直致力于干細(xì)胞的發(fā)育調(diào)控研究，他們此前研究揭示造血干細(xì)胞在青春期受到腦垂體激素的遠(yuǎn)程調(diào)控。本研究中，他們發(fā)現(xiàn)：青春期以前的成骨細(xì)胞主要來(lái)源于生長(zhǎng)板內(nèi)的Acan+軟骨細(xì)胞，而青春期以后的成骨細(xì)胞主要來(lái)源于骨髓內(nèi)的Lepr+基質(zhì)細(xì)胞。生長(zhǎng)板軟骨縱向成骨，實(shí)現(xiàn)骨骼增長(zhǎng)；骨髓基質(zhì)細(xì)胞橫向成骨，實(shí)現(xiàn)骨骼的增粗。這一發(fā)現(xiàn)革新了人們對(duì)成骨干細(xì)胞來(lái)源的經(jīng)典認(rèn)識(shí)。
根據(jù)周斌研究員開(kāi)發(fā)的雙同源重組酶系統(tǒng)的原理，周波研究組實(shí)現(xiàn)了生長(zhǎng)板軟骨和Lepr+骨髓基質(zhì)細(xì)胞的同步示蹤。該系統(tǒng)不僅展示了兩類(lèi)骨骼干細(xì)胞在青春期的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程，同時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分Lepr+骨髓基質(zhì)細(xì)胞起源于生長(zhǎng)板軟骨。將Runx2基因分別從生長(zhǎng)板軟骨和Lepr+骨髓基質(zhì)細(xì)胞中條件性敲除后，研究人員發(fā)現(xiàn)骨骼的增長(zhǎng)和增粗分別受到影響，印證了這兩群骨骼干細(xì)胞在骨骼發(fā)育和生長(zhǎng)過(guò)程中的分工。這一發(fā)現(xiàn)同時(shí)意味著——如果將生長(zhǎng)板軟骨重新激活，有望讓成體骨骼繼續(xù)延伸，進(jìn)入“第二春”， 這也將是周波研究組下一步的重點(diǎn)攻關(guān)方向。
運(yùn)動(dòng)有利于骨骼增長(zhǎng)還是增粗？在動(dòng)物跑步實(shí)驗(yàn)中，周波研究組發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期堅(jiān)持跑步會(huì)顯著促進(jìn)生長(zhǎng)板軟骨的成骨分化，但對(duì)Lepr+骨髓基質(zhì)細(xì)胞則沒(méi)有顯著影響。這提示堅(jiān)持跑步運(yùn)動(dòng)對(duì)于青春期以前的骨骼生長(zhǎng)更有益處，換言之，運(yùn)動(dòng)——要從娃娃抓起。
圖：青春期前后骨骼干細(xì)胞屬性的轉(zhuǎn)變
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