在生命早期|小心了,肥胖通过骨髓间充质干细胞影响到骨骼健康

在生命早期 , 许多骨骼含有具有高度造血活跃的红色骨髓 , 随着年龄的增长 , 这些骨髓会减少并转变为黄色骨髓(脂肪组织) , 这是一个正常的生理过程 , 也是对环境和病理变化的反应[1] 。 但是在25岁左右达到骨量峰值时 , 骨髓脂肪组织(BMA)可以占据高达70%的骨髓空间[2] 。 有意思的是 , 骨髓脂肪组织也可能是大量瘦素的来源 , 瘦素是一种调节生育、食欲和能量代谢的脂肪因子[3] 。
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那么 , 脂肪细胞来源于哪种干细胞?
有研究提示血管周的MSC是脂肪细胞的来源 。
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最近的一项研究证实了这些发现 , 描述了一种受调控的骨髓脂肪组织(rBMAT)和一种结构性的骨髓脂肪组织(cBMAT)[4] 。 出生后cBMAT含量稳定增加 , 对外界刺激基本无反应 。 相反 , 可诱导的rBMAT聚集在造血功能较强的骨骼区域 , 即四肢近端骨骼、髋部、肋骨和腰椎/胸椎 。
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在人类中 , 在一些研究中 , 全身脂肪、皮下脂肪和内脏脂肪都与骨髓脂肪组织含量呈正相关[5,6] , 尽管也有其他研究认为没有相关性[7,8] 。 在细胞水平上 , 研究表明肥胖导致骨髓MSC分化潜能的促成脂转变[9,10] , 而肥胖者缺乏维生素D可能加剧这种转变[11] 。
通常 , 周围骨骼的骨骼比中轴骨骼积累更多的脂肪细胞 , 长骨的远端首先脂肪组织的浸润 。 男性的脊椎骨髓脂肪随着年龄的增长而逐渐积累 , 而女性从更年期开始 , 她们(55-65岁)的骨髓脂肪细胞含量比男性高约10%[12] 。
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上个世纪就发现 , 随着年龄的增长 , 健康个体的BMAT储存库的大小和数量都在增加[13] 。 因此 , 衰老进一步促进了骨髓腔中骨髓脂肪的增加[2,14] 。 虽然骨脂肪细胞的一些功能可能分别有利于代谢适应和骨稳态 , 但大多数发现认为骨脂肪在造血和成骨等再生过程中起着有害的作用[1,15,16] 。
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使用Cre重组酶标记不同的血管谱系进行平行的谱系追踪实验 , 发现血小板衍生生长因子受体(PDGFR)阳性的血管周围成纤维细胞是脂肪细胞的重要来源[17] 。 按照这篇文章的数据和描述 , PDGFR+的血管周围成纤维细胞就是血管周围的MSC细胞 。 不同的遗传谱系追踪技术实验揭示了骨髓脂肪细胞的间充质干细胞来源[18-20] 。
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这些数据支持这样的假设 , 即成骨和成脂细胞来源于共同的MSC , 不同的表观遗传因素决定了各自的分化命运[21] 。 向成骨细胞分化需要依赖转录因子Runx2和Osterix-1的表达[22] , 而向成脂细胞分化则需要过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和CCAAT增强子结合蛋白α(CEBPα)[23,24] 。 转录因子锌指蛋白-521(Zfp521)控制成骨细胞的形成 , 同时阻止脂肪生成[25,26] 。 也有研究显示Zfp521对脂肪来源间充质干细胞(ADSC)向脂肪细胞和成骨细胞分化均有抑制作用[27] 。 一般而言 , 脂肪诱导因子抑制成骨;反之 , 骨诱导因子阻碍脂肪生成 。
健康的骨髓微环境是这样的
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糖尿病骨髓微环境却出现了病理改变
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