揭秘骨骼生長的“幕後推手”_風聞

在人體肢骨的發育過程中，會經歷幾個不同的階段：在幼兒及青春期，四肢骨骼處於活躍的縱向生長期；而到成年時期（女性20歲左右，男性23歲左右），肢骨的縱向生長基本停滯，身高也不再有變化。在青少年時期，四肢的伸長還受部分外界因素的影響，營養物質如肉蛋奶等優質蛋白的補充，運動訓練的加強都會助力骨骼的生長。但是到成年之後，即使有足夠的營養供給，充分的運動訓練，肢骨的縱向生長依然不會發生較大改變。

因此，存在於青春期前後骨骼的生長變化是怎樣發生的，以及青少年時期受外界因素影響如運動條件下，促進骨骼生長的發生機制又是如何的呢？這些問題都有待於科學家進一步研究。

骨骼幹細胞是體內負責骨骼發育的多能幹細胞的統稱。在正常生理狀態下，骨骼幹細胞會向成骨細胞分化，參與骨的生長。當發生骨折等損傷情況時，骨骼幹細胞會在受傷區域生成新的成骨細胞，繼而進行骨損傷修復。在肢骨的不同位置，骨骼幹細胞的身份並不相同。如在生長板中存在軟骨細胞具有骨骼幹細胞功能，而在骨髓內部，骨骼幹細胞主要是指骨髓基質細胞。在青春期前後，主導成骨的骨骼幹細胞是否發生轉變，以及轉變過程與骨骼發育過程的生長變化有何種內在聯繫需要進一步回答。

近期，中國科學院分子細胞卓越創新中心周波研究組在Cell Stem Cell期刊上發表解析骨骼生長發育的研究文章。

研究人員利用小鼠為實驗動物模型，首先對小鼠骨骼發育的不同階段（青春期、成年期）進行研究。結果表明：成骨細胞的生成在不同時期由不同的骨骼幹細胞控制。具體表現是：在青春期及之前的階段，成骨細胞的來源主要來自於生長板中的軟骨細胞；而成年後，成骨細胞主要來自於位於骨髓內部的基質細胞。生長板軟骨縱向成骨，實現骨骼增長（chang）；骨髓基質橫向成骨，實現骨骼增粗。

隨後，研究者們進一步探究青春期前後兩種不同身份的骨骼幹細胞轉變在骨骼發育過程中行使的生理功能。利用基因敲除的手段，研究人員分別損傷小鼠中軟骨細胞和骨髓基質細胞向成骨細胞分化的能力。研究發現：軟骨細胞向成骨分化的能力下降後，小鼠體長明顯縮短，其中股骨長度也顯著性減短。而成年之後的小鼠中骨骼幹細胞功能的損傷不會影響小鼠體長，更多的損傷骨骼的橫向粗細。

圖1.不同發育階段正常小鼠與基因敲除小鼠體型比較

運動如何影響骨骼發育？為了回答這個問題，研究者們設計了小鼠跑步實驗。給予處於青春期和成年期的小鼠每天固定的運動時間和運動強度，在小鼠持續跑步兩個月後，測試骨骼幹細胞的生理功能變化。研究數據證明：青春期的小鼠經過運動訓練之後，軟骨細胞的功能增強，向成骨分化的能力更強，而成年期的小鼠中骨骼幹細胞的功能並沒有顯著提高。也就是説青春期時期的運動訓練，通過影響軟骨細胞的功能來助力骨骼的發育。

這項研究表明，骨骼的增長和增粗分別是由不同的骨骼幹細胞負責的，它們分別在青春期以前和以後發揮作用。成年之後，軟骨細胞的功能大幅度下降。如何再次激活成年之後軟骨細胞的功能，有望使骨骼增長不受年齡限制。同時也提示廣大家長朋友，如果希望子女長得更高，最好在青春期以前就堅持鍛鍊。

來源：中國科學院分子細胞卓越創新中心