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隨著年齡的增長，骨髓制造健康血細(xì)胞的能力會明顯下降，導(dǎo)致與年齡相關(guān)的炎癥和疾病。然而，德國馬克斯-普朗克分子生物醫(yī)學(xué)研究所的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，顱骨骨髓在骨髓衰老過程中是一個(gè)例外。這項(xiàng)研究揭示了顱骨骨髓不僅在整個(gè)生命過程中不斷增加造血功能，而且其內(nèi)部的特化血管也在繼續(xù)生長，成為身體衰老過程中血管終生生長的獨(dú)特個(gè)例。 相關(guān)研究結(jié)果于2024年11月13日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Adult skull bone marrow is an expanding and resilient haematopoietic reservoir”。
骨髓微環(huán)境控制著造血干細(xì)胞的自我更新和命運(yùn)，而造血干細(xì)胞負(fù)責(zé)制造人體內(nèi)的所有血細(xì)胞。在衰老過程中，這個(gè)復(fù)雜的造血干細(xì)胞維護(hù)網(wǎng)絡(luò)會受到破壞，導(dǎo)致免疫細(xì)胞生成比例失調(diào)，功能整體下降。血管是這個(gè)微環(huán)境的重要組成部分，大多數(shù)器官的血管數(shù)量在衰老過程中會減少，并失去功能完整性。脂肪過度堆積、骨質(zhì)流失、嚴(yán)重炎癥以及髓系細(xì)胞明顯多于淋巴細(xì)胞也是骨髓衰老的主要標(biāo)志。 顱骨骨髓的獨(dú)特性 人體內(nèi)大多數(shù)骨骼都含有骨髓，但長骨（如手臂和腿部）和扁平骨（如顱骨）的形成經(jīng)歷了不同的發(fā)育和骨化過程。小鼠顱骨因其薄且近乎透明的物理特性，長期以來一直被用作體內(nèi)成像平臺，以跟蹤活體小鼠骨髓中造血干細(xì)胞的活動，前提是不同骨骼中的骨髓微環(huán)境具有可比性。 研究方法與發(fā)現(xiàn) 在這項(xiàng)新的研究中，作者對這一假設(shè)提出了質(zhì)疑：所有骨髓區(qū)室的衰老方式是否相同？論文通訊作者Ralf H. Adams及其團(tuán)隊(duì)利用一種特殊的成像技術(shù)對整個(gè)血管網(wǎng)絡(luò)和整個(gè)顱骨頂部——稱為顱蓋（calvarium）的所有骨髓細(xì)胞進(jìn)行了可視化，從而得出了這一驚人的觀察結(jié)果。利用這種活體免疫熒光方法，他們能夠比較顱骨骨髓在衰老過程中的整體變化。 論文第一作者、Adams實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Bong-Ihn Koh在比較完全生長的年輕成年小鼠和95周大的年老小鼠的顱骨時(shí)，遇到了完全出乎意料的變化。“年輕成年小鼠的顱骨中骨髓很少，我沒想到在衰老過程中骨髓總量會發(fā)生重大變化。但當(dāng)我第一次觀察年老小鼠的顱骨時(shí)，我驚奇地發(fā)現(xiàn)，小鼠顱骨如今已經(jīng)完全被骨髓填滿，而且充滿了血管?！?/span>
顱骨骨髓的擴(kuò)張 在年輕成年人的計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）中，也觀察到了顱骨骨髓的這種持續(xù)增長，與老年人類受試者相比也是如此。作者利用各種藥物療法來調(diào)節(jié)血管，發(fā)現(xiàn)顱骨骨髓中持續(xù)的血管生長促使其在整個(gè)生命過程中大幅擴(kuò)張。 Koh說：“人體各器官中的大多數(shù)血管床都會在衰老過程中減少數(shù)量和功能。顱骨骨髓在衰老過程中的大規(guī)模擴(kuò)張無疑令人驚訝，但顱骨骨髓內(nèi)血管的大幅增加更令人驚訝。我們認(rèn)為這是我們體內(nèi)血管終生生長的一個(gè)非常獨(dú)特的個(gè)例?！?/span> 抗衰老的微環(huán)境 顱骨骨髓和血管不僅隨著年齡的增長而大幅增長，而且造血干細(xì)胞微環(huán)境對衰老的關(guān)鍵特征保持著頑強(qiáng)的生命力，并在整個(gè)生命過程中保持著驚人的健康。Koh說：“在衰老小鼠股骨中觀察到的所有主要衰老特征，如過度脂肪堆積、炎癥和免疫細(xì)胞類型偏差，在同一只小鼠的顱骨骨髓中幾乎都不存在。事實(shí)上，各種功能實(shí)驗(yàn)最終證明，相比于長骨，衰老的顱骨骨髓微環(huán)境能使造血干細(xì)胞保持更好的狀態(tài)?！?/span> 不同的分子途徑 這項(xiàng)新的研究還顯示，老年小鼠顱骨骨髓和股骨骨髓的造血干細(xì)胞和構(gòu)成骨髓血管的內(nèi)皮細(xì)胞的分子途徑存在一些差異。Koh說：“雖然我們?nèi)缃裰?，顱骨骨髓在衰老過程中會繼續(xù)生長并保持驚人的健康，但我們?nèi)匀恍枰宄@種具有承受力的微環(huán)境是如何形成和維持的。這其實(shí)只是冰山一角。了解這種微環(huán)境的某些成分是如何被獨(dú)特調(diào)控的，將使我們能夠運(yùn)用這些知識使其他骨髓區(qū)室也具有抗衰老的能力?！?/span> 這項(xiàng)研究不僅是對衰老研究領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)，而且極有可能從根本上改變我們對類似組織之間特化功能的思考方式，例如顱骨骨髓在一般生理和各種疾病中的獨(dú)特免疫功能。 參考資料： Bong Ihn Koh et al. Adult skull bone marrow is an expanding and resilient hematopoietic reservoir. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-08163-9.  |
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