為什么多運動更健康？這篇Nature論文找到了答案丨華人一作
預防疾病及骨質疏松
蕭簫 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
都說運動的人更不容易生病和骨折，究竟是什么原理？
增強新陳代謝、改善內分泌、還是促進血液循環(huán)……？
這些固然都有道理，然而，它們都并非導致“更不容易生病&骨骼強壯”的直接原因。
現在，科學家們終于發(fā)現，運動確實能夠直接增強免疫系統(tǒng)，甚至還能提高骨密度！
這一研究結果，登上了Nature。
調控“生長因子”的表達
在骨髓中，有兩種干細胞，一種是造血干細胞，另一種則是骨骼干細胞。
其中，造血干細胞能分化出淋巴細胞等血細胞，而骨骼干細胞則能夠分化成成骨細胞等間充質細胞（下圖為骨骼干細胞的分化）。
這些骨髓中的細胞，能通過某種手段感知到運動產生的機械刺激，從而調控生成的成骨細胞和淋巴細胞的數量。
因為，這些細胞的生成，依賴于一種骨骼干細胞生長因子Osteolectin的表達。
這是一種分泌蛋白，可以激活骨骼干細胞、成骨祖細胞等細胞表面的相關信號，促進成骨。其中，成骨祖細胞是一種骨組織細胞，可以分化成成骨細胞等。
祖細胞（progenitor cell），是細胞在徹底分化前，轉化成的某種中間細胞。與干細胞不同，祖細胞只能分化成一些特定的目標細胞。
通過譜系示蹤試驗，研究人員們發(fā)現，Osteolectin作用于一種成骨祖細胞（Osteolectin+ cells）。
這種細胞，不僅能持續(xù)形成大量成體新生骨骼，還能產生造血干細胞需要的生長因子SCF、以及支持一部分動脈周邊的淋巴祖細胞。
其中，淋巴祖細胞經過進一步分化，就能形成淋巴B細胞和T細胞。
而這種刺激成骨、同時支持生成淋巴細胞的生長因子，是通過運動產生的機械刺激來調控的。
運動產生的機械力，確實能夠通過動脈血管傳遞給骨髓中的細胞，從而維持淋巴細胞、成骨祖細胞的增值速度和數量。
如果骨髓中的成骨祖細胞感受到壓力減少（例如運動受力減少、或是傳導力受體被清除），那么這些細胞的增殖也會減少。
細胞增殖減少的直接結果，就是骨質變差、免疫功能減弱。
已在小鼠體內證實結果
科學家們用小鼠進行了3種實驗。
首先是觀察因運動刺激增加的生長因子，對于淋巴細胞生成的作用。
首先，他們移除了一組小鼠中成骨祖細胞中的生長因子SCF，發(fā)現這確實會減少骨髓內動脈周淋巴祖細胞的數量。
然后，他們用一種名為李斯特菌的致病細菌，感染這些小鼠。
這種致病細菌，通常能通過體內的淋巴細胞清除。
實驗發(fā)現，這些被移除生長因子的小鼠，由于缺乏SCF，導致淋巴細胞增殖不足，因此它們的免疫系統(tǒng)清除體內的李斯特菌的效率，要遠遠低于另一組沒有被移除生長因子的小鼠。
這是因為，這些小鼠體內根本無法產生足夠的淋巴細胞，來清除病原體。
接下來，研究人員們又進行了另一項實驗，來測試運動對骨骼刺激的影響。
他們將一組小鼠放在帶跑輪的籠子中，發(fā)現這些運動后的小鼠，比沒有運動的小鼠體內成骨祖細胞增殖更快，因此能顯著提高骨密度。
最后，研究人員還研究了衰老對于小鼠體內的影響。
他們發(fā)現，隨著小鼠的衰老，其成骨祖細胞和淋巴細胞出現明顯的減少，導致骨密度、免疫功能下降。
這些實驗結果，確實直接解釋了“運動能提高骨密度和免疫功能”的部分原因。
團隊介紹
這篇文章的作者共有23人，主要來自Sean Morrison的研究小組，包括德克薩斯大學西南醫(yī)學中心、德克薩斯A&M大學、悉尼大學、克利夫蘭診所和霍華德·休斯醫(yī)學研究所的研究人員。
其中，Sean Morrison博士，為該論文的通訊作者，是德克薩斯大學西南醫(yī)學中心的主任、以及霍華德·休斯醫(yī)學研究所的研究員。
論文一作Bo Shen，博士畢業(yè)于伊利諾伊大學芝加哥分校，目前在德克薩斯大學西南醫(yī)學中心就職。
Bo Shen在學術上的H因子為14，引用次數達到了1k+，主要研究方向是骨髓壁龕中的干細胞生物學。
德克薩斯大學西南醫(yī)學中心，是美國著名的生物醫(yī)學研究中心，目前只招收研究生。
在生物醫(yī)學領域，德克薩斯大學西南醫(yī)學中心歷年獲諾貝爾獎的人數，要多于美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）、哈佛大學醫(yī)學院和斯坦福大學醫(yī)學院。
論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03298-5
參考鏈接：
[1] https://www.nature.com/articles/d41586-021-00419-y
[2] https://twitter.com/BoShenUTSW
[3] https://mp.weixin.qq.com/s/wxsNh8ahHxMmxIK0eZFBaw
[4] https://cri.utsw.edu/scientists/sean-morrison-laboratory/
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