為什么多運(yùn)動(dòng)更健康？這篇Nature論文找到了答案丨華人一作

蕭簫 2021-02-25 13:22:09 來(lái)源：量子位

蕭簫 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

都說(shuō)運(yùn)動(dòng)的人更不容易生病和骨折，究竟是什么原理？

增強(qiáng)新陳代謝、改善內(nèi)分泌、還是促進(jìn)血液循環(huán)……？

這些固然都有道理，然而，它們都并非導(dǎo)致“更不容易生病&骨骼強(qiáng)壯”的直接原因。

現(xiàn)在，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)確實(shí)能夠直接增強(qiáng)免疫系統(tǒng)，甚至還能提高骨密度！

這一研究結(jié)果，登上了Nature。

調(diào)控“生長(zhǎng)因子”的表達(dá)

在骨髓中，有兩種干細(xì)胞，一種是造血干細(xì)胞，另一種則是骨骼干細(xì)胞。

其中，造血干細(xì)胞能分化出淋巴細(xì)胞等血細(xì)胞，而骨骼干細(xì)胞則能夠分化成成骨細(xì)胞等間充質(zhì)細(xì)胞（下圖為骨骼干細(xì)胞的分化）。

這些骨髓中的細(xì)胞，能通過(guò)某種手段感知到運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械刺激，從而調(diào)控生成的成骨細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的數(shù)量。

因?yàn)?，這些細(xì)胞的生成，依賴(lài)于一種骨骼干細(xì)胞生長(zhǎng)因子Osteolectin的表達(dá)。

這是一種分泌蛋白，可以激活骨骼干細(xì)胞、成骨祖細(xì)胞等細(xì)胞表面的相關(guān)信號(hào)，促進(jìn)成骨。其中，成骨祖細(xì)胞是一種骨組織細(xì)胞，可以分化成成骨細(xì)胞等。

祖細(xì)胞（progenitor cell），是細(xì)胞在徹底分化前，轉(zhuǎn)化成的某種中間細(xì)胞。與干細(xì)胞不同，祖細(xì)胞只能分化成一些特定的目標(biāo)細(xì)胞。

通過(guò)譜系示蹤試驗(yàn)，研究人員們發(fā)現(xiàn)，Osteolectin作用于一種成骨祖細(xì)胞（Osteolectin+ cells）。

這種細(xì)胞，不僅能持續(xù)形成大量成體新生骨骼，還能產(chǎn)生造血干細(xì)胞需要的生長(zhǎng)因子SCF、以及支持一部分動(dòng)脈周邊的淋巴祖細(xì)胞。

其中，淋巴祖細(xì)胞經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分化，就能形成淋巴B細(xì)胞和T細(xì)胞。

而這種刺激成骨、同時(shí)支持生成淋巴細(xì)胞的生長(zhǎng)因子，是通過(guò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械刺激來(lái)調(diào)控的。

運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械力，確實(shí)能夠通過(guò)動(dòng)脈血管傳遞給骨髓中的細(xì)胞，從而維持淋巴細(xì)胞、成骨祖細(xì)胞的增值速度和數(shù)量。

如果骨髓中的成骨祖細(xì)胞感受到壓力減少（例如運(yùn)動(dòng)受力減少、或是傳導(dǎo)力受體被清除），那么這些細(xì)胞的增殖也會(huì)減少。

細(xì)胞增殖減少的直接結(jié)果，就是骨質(zhì)變差、免疫功能減弱。

已在小鼠體內(nèi)證實(shí)結(jié)果

科學(xué)家們用小鼠進(jìn)行了3種實(shí)驗(yàn)。

首先是觀(guān)察因運(yùn)動(dòng)刺激增加的生長(zhǎng)因子，對(duì)于淋巴細(xì)胞生成的作用。

首先，他們移除了一組小鼠中成骨祖細(xì)胞中的生長(zhǎng)因子SCF，發(fā)現(xiàn)這確實(shí)會(huì)減少骨髓內(nèi)動(dòng)脈周淋巴祖細(xì)胞的數(shù)量。

然后，他們用一種名為李斯特菌的致病細(xì)菌，感染這些小鼠。

這種致病細(xì)菌，通常能通過(guò)體內(nèi)的淋巴細(xì)胞清除。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些被移除生長(zhǎng)因子的小鼠，由于缺乏SCF，導(dǎo)致淋巴細(xì)胞增殖不足，因此它們的免疫系統(tǒng)清除體內(nèi)的李斯特菌的效率，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于另一組沒(méi)有被移除生長(zhǎng)因子的小鼠。

這是因?yàn)?，這些小鼠體內(nèi)根本無(wú)法產(chǎn)生足夠的淋巴細(xì)胞，來(lái)清除病原體。

接下來(lái)，研究人員們又進(jìn)行了另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，來(lái)測(cè)試運(yùn)動(dòng)對(duì)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(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)后的小鼠，比沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的小鼠體內(nèi)成骨祖細(xì)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(duì)于小鼠體內(nèi)的影響。

他們發(fā)現(xiàn)，隨著小鼠的衰老，其成骨祖細(xì)胞和淋巴細(xì)胞出現(xiàn)明顯的減少，導(dǎo)致骨密度、免疫功能下降。

這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確實(shí)直接解釋了“運(yùn)動(dòng)能提高骨密度和免疫功能”的部分原因。

團(tuán)隊(duì)介紹

這篇文章的作者共有23人，主要來(lái)自Sean Morrison的研究小組，包括德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心、德克薩斯A&M大學(xué)、悉尼大學(xué)、克利夫蘭診所和霍華德·休斯醫(yī)學(xué)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(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的主任、以及霍華德·休斯醫(yī)學(xué)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(xué)芝加哥分校，目前在德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心就職。

Bo Shen在學(xué)術(shù)上的H因子為14，引用次數(shù)達(dá)到了1k+，主要研究方向是骨髓壁龕中的干細(xì)胞生物學(xué)。

德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心，是美國(guó)著名的生物醫(yī)學(xué)研究中心，目前只招收研究生。

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心歷年獲諾貝爾獎(jiǎng)的人數(shù)，要多于美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院和斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)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/