Nature：探秘骨骼的生長
日期：2013-03-19 09:15:28
跳鼠jerboa有一雙引人注目的雙腿，這雙腿比它的胳膊要長得多，能夠幫助這種兩條腿的沙漠嚙齒類動物快速跳躍，以躲避它的天敵。現在，這雙腿也幫助科學家們進一步了解了骨骼的生長機制，揭示了一些影響骨骼生長的因素。這項研究最終將幫助科學家們治療骨骼生長的缺陷。
生長板是位于骨骼生長末端的區域，當這一區域中的細胞增大增多時，骨骼就會伸長。這些細胞被稱為軟骨細胞，它們會形成軟骨，為之后生長的成熟鈣化骨提供支架。科學家們知道，骨骼生長的長度和速度取決于軟骨細胞的數量和大小。但人們并不了解促使這些細胞生長的機制。
哈佛醫學院的Kimberly Cooper和Seungeun Oh等人使用一種特殊的顯微鏡，觀察了小鼠生長板處軟骨細胞經歷的改變，這種顯微鏡使他們可以定量活細胞的大小和密度。這項研究于今天發表在Nature雜志的網站上。
研究人員指出，小鼠的后腿生長時，軟骨細胞經歷了三個不同的階段。首先，軟骨細胞體積增大為三倍，同時細胞密度保持相對恒定。第二階段，細胞顯著膨脹，體積增至四倍，但細胞密度變小。第三階段，細胞大小再次翻倍，但它們的密度保持不變。
研究人員在同一只小鼠中，對生長較快和生長較慢的骨骼進行了比較。他們發現，在生長較慢的前腿中，軟骨細胞經過第一階段的生長后，在第二階段的中途停止生長。科學家們希望了解，與小鼠骨骼不同的近親是否也采用類似的骨骼生長模式，于是又對埃及小跳鼠（Jaculus jaculus）的生長板進行了研究，他們發現，跳鼠脛骨的軟骨細胞與小鼠生長模式類似，但跳鼠足部跖骨的生長模式卻大不相同。研究顯示，小鼠跖骨的軟骨細胞在第三階段只少量生長，但跳鼠的軟骨細胞在這一階段生長顯著，體積達到原先的四十倍。
進一步研究顯示，在小鼠后腿特異性地使胰島素樣生長因子1的編碼基因失活，會導致軟骨細胞在第二階段后停止生長，胰島素樣生長因子1是一種影響生長和代謝的激素。研究表明，該基因可能在決定骨骼生長中具有關鍵作用，這一發現將有助于人們開發治療骨骼生長缺陷的藥物。
骨骼如何生長，這是一個老問題了。明確軟骨細胞生長的三個階段，將幫助科學家們進一步解析，引起各階段變化的確切機制，康乃爾大學的Cornelia Farnum教授說。而這將幫助人們了解，不同形狀骨骼的演化過程。
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