在最近發(fā)表在Communications Biology上的一項(xiàng)研究中，由金澤大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員解釋了一條小魚如何幫助結(jié)束痛苦的代謝和遺傳性骨病。
雖然疼痛、腫脹和行動(dòng)不便是骨折后最明顯的后遺癥，但在細(xì)胞水平上也有一系列活動(dòng)在努力修復(fù)損傷。而且由于骨骼通常隱藏在肌肉、脂肪和皮膚層之下，研究人員很難實(shí)時(shí)研究骨骼如何再生。
“為了深入了解骨折修復(fù)過程，我們需要易于接近的骨骼和骨骼生長(zhǎng)模仿人類的模型物種，”主要作者 Jingjing Kobayashi-Sun 說。“隨著轉(zhuǎn)基因和突變品系的出現(xiàn)，斑馬魚的鱗片符合所有條件。”
斑馬魚的鱗片雖然比哺乳動(dòng)物的骨骼簡(jiǎn)單得多，但其反應(yīng)和發(fā)育方式與更復(fù)雜的鱗片幾乎相同，并且位于身體外部。但最重要的是，它們同時(shí)含有破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞，這些細(xì)胞分別清除骨折碎片并在骨折后生成新骨。
Kobayashi-Sun 解釋說，“最近的研究表明，來自成骨細(xì)胞的稱為細(xì)胞外囊泡 (EV) 的分子包可能會(huì)將信號(hào)分子傳遞給未成熟的破骨細(xì)胞，觸發(fā)它們分化為成熟的、活躍的細(xì)胞。然而，鑒于活體成像的難度骨頭，沒有人能夠證明這個(gè)過程確實(shí)發(fā)生在體內(nèi)。”
為了可視化斑馬魚鱗片中的成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞，研究人員生成了一個(gè)雙轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系，其中兩種細(xì)胞類型表達(dá)不同顏色的熒光標(biāo)記。在對(duì)麻醉魚的鱗片進(jìn)行小切口后，研究人員可以使用熒光顯微鏡或流式細(xì)胞儀識(shí)別正在愈合的骨骼中的 不同細(xì)胞類型。
“我們觀察到骨折部位的大量綠色熒光破骨細(xì)胞在細(xì)胞質(zhì)中含有紅色熒光的成骨細(xì)胞衍生顆粒，證實(shí)了未成熟破骨細(xì)胞對(duì) EV 的攝取，”資深作者 Isao Kobayashi 說。“此外，成熟的破骨細(xì)胞在受損的鱗片中很豐富，這表明 EV 的攝取會(huì)觸發(fā)破骨細(xì)胞的分化。”
EVs 含有高水平的細(xì)胞分化相關(guān)信號(hào)分子，稱為 RANKL。敲除相應(yīng)基因?qū)е缕乒羌?xì)胞數(shù)量顯著減少，表明成骨細(xì)胞通過 Rankl 信號(hào)控制破骨細(xì)胞形成。
鑒于許多骨病是由成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞之間的通訊中斷引起的，這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型藥物療法提供了有價(jià)值的信息。
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