发布日期： 2024年11月19日
来源：MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT
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骨髓产生健康血细胞的能力随着年龄的增长而显著下降，导致与年龄相关的炎症和疾病。德国马克斯普朗克分子生物医学研究所的一组研究人员已经证明，头骨骨髓是骨髓老化的一个例外，实际上在整个生命过程中都会增加血液产量。颅骨骨髓内的特殊血管也在继续生长并推动这种扩张，使其成为衰老身体中终身血管生长的独特案例。
骨髓微环境控制着造血干细胞的自我更新和命运，造血干细胞制造了我们体内所有的血细胞。这种复杂而精细的造血干细胞维护网络在衰老过程中被破坏，导致免疫细胞不成比例的产生和其功能的整体下降。血管是这一生态位的关键组成部分，随着年龄的增长，大多数器官的血管数量减少，功能完整性丧失。过度的脂肪堆积、骨质流失、严重的炎症以及骨髓细胞对淋巴细胞的强烈偏爱也是骨髓老化的主要标志。
我们身体的大部分骨骼都含有骨髓，但长骨，如胳膊和腿，扁骨，如头骨，是通过不同的发育和骨化过程形成的。小鼠颅骨由于其薄而近乎透明的物理特性，长期以来一直被用作活体小鼠骨髓中造血干细胞活动的活体成像平台，假设不同骨骼中的所有骨髓微环境都具有可比性。
马克斯普朗克研究所（Max Planck Institute）的科学家们挑战了这一假设，并提出了这样的问题：所有的骨髓腔室衰老的方式都是一样的吗？他们现在发现，头骨的骨髓具有非常独特的特性，使其在成年期不断扩张，并在一生中对衰老特征保持惊人的弹性。
这一惊人的观察结果是由Ralf H. Adams领导的马克斯·普朗克研究小组使用一种特殊的成像技术，将整个颅骨（即头骨的顶部）的整个血管网络和所有骨髓细胞可视化后得出的。利用这种体内免疫荧光法，科学家们能够比较老化过程中颅骨骨髓的总体变化。
该研究的第一作者、拉尔夫·h·亚当斯实验室的博士后Bong-Ihn Koh在比较完全成年的年轻成年小鼠和95周大的老年小鼠的头骨时，发现了一个完全意想不到的转变：“年轻成年小鼠的颅骨中骨髓很少，我没想到在衰老过程中骨髓总量会发生任何重大变化。但当我第一次观察老年小鼠的头骨时，我惊讶地发现，它们的颅骨现在完全充满了骨髓和血管。”与老年人相比，这种颅骨骨髓的持续生长也在年轻人的计算机断层扫描（CT）中观察到。
通过各种药物治疗来调节血管，科学家们发现颅骨骨髓中持续的血管生长推动其在整个生命过程中大幅扩张。“随着年龄的增长，我们身体各器官中的大多数血管床的数量和功能都会减少。随着年龄的增长，颅骨骨髓的大量扩张绝对是令人惊讶的，但颅骨骨髓内血管的大量增加更令人惊讶。我们认为这是我们体内血管终身生长的一个非常独特的例子，”Koh说。
不仅颅骨骨髓和脉管系统随着年龄的增长而大幅增长，而且造血干细胞微环境对衰老的关键特征保持弹性，并在一生中保持惊人的健康。“在衰老小鼠的股骨中观察到的所有衰老的主要特征，如过度的脂肪堆积、炎症和免疫细胞类型偏差，在同一只小鼠的颅骨骨髓中几乎不存在。事实上，各种功能实验最终证明，老化的颅骨骨髓微环境使造血干细胞保持比长骨更好的形状，”Koh说。
目前的研究还显示，在老年小鼠的颅骨和股骨髓中，造血干细胞和内皮细胞（构成骨髓血管）的分子通路存在一些差异。“虽然我们现在知道颅骨的骨髓在衰老过程中继续生长并保持惊人的健康，但我们仍然需要弄清楚这种培育和弹性的微环境是如何创造和维持的，”Koh说。“这真的只是冰山一角。了解生态位的某些组成部分是如何被独特调节的，将使我们能够将这些知识应用于使其他骨髓区室也具有抗衰老能力。”
这项开创性的研究不仅是对衰老研究领域的重大贡献，而且具有从根本上改变我们对类似组织之间特殊功能的看法的巨大潜力，例如颅骨骨髓在一般生理学和各种疾病中的独特免疫功能。
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