運動為什麼能“壯骨”？Nature發現背後機制！_風聞

如果要問，為什麼運動會有益健康？估計大家可以給出至少不下5個理由，什麼促進新陳代謝、增強免疫力、促進血液循環、增加心肺功能、減脂增肌等等。

説到增肌，前不久，發表在**《Science Advances》**上的一項研究中，來自美國杜克大學的研究人員通過用實驗室培養的工程化肌肉證明了這一機制：人體肌肉能在運動時抵禦慢性炎症帶來的破壞性影響。（相關閲讀：杜克科學家發現：鍛鍊身體，真的可以防止被炎症“欺負”！）

因此，運動的肌肉可以抗炎強“肌”的機制已經揭示，那麼肌肉包裹的骨骼又在發揮着什麼作用呢？眾所周知，運動可以提升骨骼強度和免疫功能，而這一現象背後的機制又是什麼呢？

近日，發表在**《Nature》上的一項新研究中，來自美國德克薩斯大學（UT）西南醫學中心領導的國際研究團隊闡明瞭這一機制。**他們在骨髓中發現了一種名為“小生境”的特殊生態位，而這個“小生境”是產生新的骨細胞和免疫細胞的地方。運動誘導的刺激正是維持小生境以及其中的骨骼和免疫細胞生成所必需的。也就是説，運動增強了免疫系統，而且增加了骨密度，以防止骨質疏鬆。

骨髓****有造血、免疫和防禦機能。成年人的骨髓是人體最大的器官之一，人均2.8千克，佔體重的3.5-5.9%。在骨髓中，有兩種幹細胞，一種是造血幹細胞；另一種是骨骼幹細胞。造血幹細胞可以分化出淋巴細胞（免疫系統抵抗感染的B細胞和T細胞）等血細胞；而骨骼幹細胞可以分化成成骨細胞等間充質細胞。隨着年齡增長，骨髓中的“小生境”發生了變化，負責維持骨骼質量和免疫功能的細胞逐漸消耗殆盡。然而，科學家們對這種生態位如何變化以及骨細胞隨年齡增長而減少的原因知之甚少。

在這項新研究中，研究人員通過小鼠實驗發現，行走或跑步產生的機械力從骨骼表面沿着小動脈血管傳遞到骨髓。排列在小動脈外部的骨形成細胞可以感知到這些力量並被誘導增殖。這不僅可以形成新的骨細胞，從而有助於骨骼變厚，而且骨形成細胞還會分泌一種生長因子，增加了在小動脈周圍形成淋巴細胞的頻率。

當骨形成細胞感知機械力（由運動產生）的能力失活時，新骨骼細胞和淋巴細胞的生成就會減少，導致骨骼變薄，降低小鼠清除細菌感染的能力。

UT西南醫學中心主任、霍華德·休斯醫學研究所研究員Sean Morrison實驗室之前的研究發現了骨骼幹細胞能在成年期骨髓中產生大部分新骨細胞。這些細胞是瘦素受體+（LEPR+）細胞，排列在骨髓血管的外側，形成維持造血細胞的關鍵生長因子。該團隊還發現，一個LEPR+細胞亞羣合成了一種以前未被發現的成骨生長因子Osteolectin（Oln）。Oln是一種分泌蛋白，可以激活骨骼幹細胞、成骨祖細胞等細胞表面的相關信號，通過使LEPR+形成新的骨細胞來促進成人骨骼的維持。

在這項新研究中，研究人員研究了產生Osteolectin的LEPR+細胞亞羣后發現，這些細胞只存在於骨髓中的小動脈血管周圍，並且通過合成幹細胞因子（SCF）來維持附近的淋巴祖細胞，而SCF是這些細胞所依賴的一種生長因子。從Oln+的細胞中刪除SCF會耗盡淋巴祖細胞並破壞小鼠應對細菌感染的免疫反應能力。

研究第一作者、Morrison實驗室博士後研究員Bo Shen説：“結合我們以前的研究，這項新研究結果表明Oln+細胞在小動脈周圍為骨形成和淋巴祖細胞創造了一種特殊的生態位。在老年羣體中。增加Oln+細胞數量的治療干預可以增強骨骼形成和免疫反應。”

Shen發現，Oln+細胞和淋巴祖細胞的數量隨着年齡增長而減少。出於對能否扭轉這一趨勢的好奇，Shen將小鼠放進帶跑步輪的籠子裏，以讓它們鍛鍊身體。他發現，這些小鼠的骨骼隨着運動而變得更強壯，同時小動脈周圍的含Oln細胞和淋巴祖細胞的數量也在增加，並首次發現了機械刺激可以調節骨髓中的“小生境”。這一發現可能對幹細胞生物學產生廣泛影響。****

Shen發現，Oln細胞在其表面表達出一種名為PIEZO1的受體，該受體在細胞對機械力作出反應時發出信號。當從小鼠的Oln細胞中刪除PIEZO1時，這些細胞和它們所支持的淋巴祖細胞就會耗盡，從而削弱骨骼並損害免疫反應。

Morrison説：“我們又發現了一種重要機制，運動正是通過這種機制提高了免疫力並增強骨骼。”

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03298-5