《Nature》重磅！衰老的骨骼干細胞會延緩骨折愈合,并促進炎癥發展加速全身衰老！

來源：生物探索作者：人氣：-發表時間：2021-08-23 13:05:00【大中小】

骨骼干細胞（skeletal stem cell， SSC）的作用是分化產生骨細胞、軟骨細胞，同時為造血干/祖細胞（haematopoietic stem and progenitor cell， HSPC）的發育提供了合適的微環境。但是隨著人類不斷衰老，干細胞也會衰老，主要表現在其分化能力和活性降低，隨之而來的是在老年人身上發現的各種各樣的疾病。

近日，美國斯坦福大學Charles K. F. Chan、Michael T. Longaker等研究人員發現，衰老的骨骼干細胞會產生一種炎癥退化微環境，不僅會導致骨折愈合不良、骨質疏松癥、各種血液疾病的發生，還會促進全身細胞和系統的普遍炎癥，進而影響到人體健康。相關研究于2021年8月11日發表在Nature雜志上，論文標題為“Aged skeletal stem cells generate an inflammatory degenerative niche”。

《Nature》重磅！衰老的骨骼干細胞會延緩骨折愈合,并促進炎癥發展加速全身衰老！

骨折后愈合困難是導致老年人死亡率上升的一個主要原因，研究人員發現這與衰老的骨骼干細胞有關。前期的研究發現，年老小鼠的骨骼干細胞活性要遠低于年輕小鼠。在愈合的過程中，骨折處形成骨痂，骨痂內充滿骨骼干細胞，而在年老小鼠中，愈合部位的骨骼干細胞要少得多。此外，與年輕的骨骼干細胞相比，體外衰老的骨骼干細胞形成集落或骨骼的能力也較差。正常情況下，骨組織在舊骨吸收、新骨形成的動態平衡中不斷地更新、修復，但在年老的骨骼中，衰老的骨骼干細胞所表達的基因與骨形成減少和骨吸收增加有關，這種不平衡最終導致骨質疏松癥。

進一步研究發現，骨折愈合的部分問題可能存在于骨骼干細胞與HSPC之間的聯系，衰老的骨骼干細胞會產生一種改變血細胞發育的微環境。在促炎性的衰老骨骼干細胞影響下，HSPC分化產生更多的髓系細胞，其中包括一種吸收骨骼的細胞類型，髓系細胞產生更多的炎癥因子，導致纖維生長，干擾骨骼的愈合。

慢性炎癥與多種組織和器官的衰老密切相關。衰老的骨骼干細包可以通過改變HSPC的正常發育推動更多炎癥細胞的產生，同樣，衰老的骨骼干細胞也可能加速全身各個部位的炎癥和衰老的進程。因此，研究人員發現，如果可以逆轉骨骼干細胞的老化，那么就可以阻止這種衰老的趨勢。

對衰老的骨骼干細胞進行單細胞遺傳分析，研究人員發現了一種被稱為聚落刺激因子1（Colony-stimulating factor 1， Csf1）的特殊因子。適量的Csf1對骨骼愈合是必需的，與年齡有關的Csf1數量的增加可能是干擾骨折愈合的重要原因。通過抑制這一基因的表達，可以促進老年小鼠骨折部位的愈合。這說明如果可以逆轉骨骼干細胞的衰老，將有可能遏制炎癥的發生和全身性的衰老。

此外，研究人員還發現一種叫做骨形態發生蛋白2（BMP2）的骨骼干細胞刺激信號分子的產生減少，使用含有BMP的凝膠對年老小鼠的骨折面進行處理，可以明顯改善骨折的愈合情況。

通過對抗骨骼干細胞的老化，研究人員成功做到了使年老小鼠的骨折愈合貼近年輕小鼠的骨折愈合。隨著人口老齡化，老年人骨折的醫療負擔不斷增加，這項研究在治療老年人骨折上帶給我們啟發。此外，讓衰老的骨骼干細胞返老還童很可能會潛在地扭轉炎癥免疫細胞的傾斜性產生以及生成的血細胞類型的不平衡，通過解決骨骼干細胞衰老時發生的變化，最終可能會減少整個身體與年齡有關的變化和疾病。