哺乳動(dòng)物的骨骼在出生后會(huì)快速生長，但進(jìn)入青春期（adolescence）后，快速增長（lengthening）的模式會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變成緩慢的增粗（thickening）。這種青春期前后骨骼生長模式變化的機(jī)制是什么？為什么成年之后身體不再長高？長期運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)骨骼生長嗎？

　　9月8日，國際學(xué)術(shù)期刊Cell Stem Cell在線發(fā)表了中國科學(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)增長指明了方向。

　　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（見“當(dāng)造血干細(xì)胞遭遇青春期”）。本研究中，他們發(fā)現(xiàn)：青春期以前的成骨細(xì)胞主要來源于生長板內(nèi)的Acan+軟骨細(xì)胞，而青春期以后的成骨細(xì)胞主要來源于骨髓內(nèi)的Lepr+基質(zhì)細(xì)胞。生長板軟骨縱向成骨，實(shí)現(xiàn)骨骼增長；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)胞來源的經(jīng)典認(rèn)識(shí)。

　　根據(jù)周斌研究員開發(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)不僅展示了兩類骨骼干細(xì)胞在青春期的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變過程，同時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分Lepr+骨髓基質(zhì)細(xì)胞起源于生長板軟骨。將Runx2基因分別從生長板軟骨和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)育和生長過程中的分工。這一發(fā)現(xiàn)同時(shí)意味著——如果將生長板軟骨重新激活，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)，長期堅(jiān)持跑步會(huì)顯著促進(jìn)生長板軟骨的成骨分化，但對(duì)Lepr+骨髓基質(zhì)細(xì)胞則沒有顯著影響。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更有益處，換言之，運(yùn)動(dòng)——要從娃娃抓起。

　　中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心周波研究員為本文通訊作者，周波研究組博士生舒慧和碩士生劉逸銘為共同第一作者。感謝分子細(xì)胞卓越中心鄒衛(wèi)國和周斌研究員，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院楊曉研究員，以及濱州醫(yī)學(xué)院高玉光教授提供部分小鼠，分子細(xì)胞卓越中心流式細(xì)胞平臺(tái)和共聚焦成像平臺(tái)提供技術(shù)支持。該研究獲科技部干細(xì)胞及轉(zhuǎn)化研究重點(diǎn)研究計(jì)劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金委經(jīng)費(fèi)支持。

　　文章鏈接：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00347-7

青春期前后骨骼干細(xì)胞屬性的轉(zhuǎn)變