這種干細胞才是骨骼生長的動力源泉

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來源：生物探索

2019-03-03

長骨在人的身高中起著重要的作用，擁有一雙大長腿估計是很多人夢寐以求的事情。傳統(tǒng)的研究認為，骨生長依賴于有限數(shù)量的祖細胞逐漸消耗。

長骨在人的身高中起著重要的作用，擁有一雙大長腿估計是很多人夢寐以求的事情。傳統(tǒng)的研究認為，骨生長依賴于有限數(shù)量的祖細胞逐漸消耗。這是一個不可逆的過程，等到祖細胞完全被消耗，長骨也就停止生長，人的身高也就達到了極限。

如今，瑞典卡羅林斯卡研究所的研究人員領導的國際研究小組在《Nature》雜志上發(fā)表論文表示，小鼠骨骼的生長原理與血液、皮膚和其他組織一樣。如果這一發(fā)現(xiàn)同樣適用于人類，那么有生長障礙的的兒童或迎來新的治療希望。

兒童骨骼的生長依賴于位于身體中所有長骨末端附近的生長板(physes)。這些板塊包括軟骨細胞，形成支持新的骨組織的一種支架，這些支架本身是由叫做軟骨祖細胞的類似干細胞的祖細胞產生的。要使長骨正常生長，軟骨細胞必須在整個生長過程中不斷生成。由軟骨制成的骨的出生后生長板位于骨的末端和其軸之間。

顛覆傳統(tǒng)認知

卡羅林斯卡的研究人員在研究小鼠軟骨細胞的形成時發(fā)現(xiàn)，在胚胎發(fā)育過程中，祖細胞產生了小的'克隆'細胞。這個符合傳統(tǒng)的研究觀點，即在胚胎發(fā)育期間形成有限數(shù)量的祖細胞，然后消耗用于骨生長直至它們用完并停止生長?？_林斯卡生理學和藥理學系的講師Andrei Chagin說：“在小鼠出生后，細胞動力學發(fā)生了巨大的變化，形成了大而穩(wěn)定的克隆，這些克隆被證明是軟骨祖細胞獲得再生能力的結果。”

這種祖細胞行為是不斷產生新細胞的組織的典型表現(xiàn)，像是皮膚、血液和腸道組織細胞都有這種能力。研究顯示祖細胞位于非常特定的微環(huán)境中，即干細胞生態(tài)位，在這樣的微環(huán)境中產生必需的細胞（例如皮膚和血細胞），也使祖細胞能夠自我更新。如果生態(tài)位被破壞或功能失調，祖細胞就會耗盡,組織就會受損。

靜息區(qū)干細胞來自哪里？

胚胎骨的生長與生后骨的生長一樣，都是由軟骨細胞的增殖、肥厚分化和軟骨細胞的骨替代所驅動的。這個過程的結果是骨軸的兩端都有軟骨。研究人員通過標記胚胎軟骨細胞，發(fā)現(xiàn)了其中一些發(fā)育成靜息區(qū)干細胞。這些實驗還表明，在出生之前，增殖和肥大軟骨細胞具有多克隆來源，它們而不是源自單個自我更新的干細胞。這一觀察意味著，胚胎和出生后的骨骼的生長組織方式驚人地不同。

那么來自胚胎軟骨細胞的細胞如何獲得干細胞特征？這兩項研究都表明，細胞自我更新潛力的表現(xiàn)與出骨骼末端的骨化中心（骨組織形成區(qū)域）的產生有關。研究小組研究了哺乳動物雷帕霉素復合物1 (mTORC1)通路的靶點，據(jù)報道該通路調控干細胞功能。研究人員發(fā)現(xiàn)，mTORC1信號在軟骨細胞的特異性被激活時，干細胞分裂會從不對稱分裂轉變?yōu)閷ΨQ分裂，并因此導致靜息區(qū)中干細胞數(shù)量增加。這些觀察證明了mTORC1信號在調節(jié)靜息區(qū)干細胞自我更新潛能方面的作用。

“如果事實證明人類也有這種生長機制，它可能帶來對生長障礙兒童使用的眾多治療方法進行重新評估。” Chagin博士說，“這種機制也可以解釋一些以前令人費解的現(xiàn)象，例如再某些基因突變患者身上看到的無限增長。”

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