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揭秘:软骨内的“气泡垫”脂肪细胞

已有 306 次阅读 2025-1-10 10:41 |系统分类:海外观察

博主看法:我对软骨组织学缺乏了解,但我相信许多作组织病理学的学者,一定反复看到过这种细胞,如果能多一点考虑,思考一下这种细胞的本质,这种发表在《科学》上的研究可能就不会到今天才被认识。更有意思的是,160年前就有人描述过这种细胞。

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此前未被描述过的一类细胞看似脂肪细胞,但它们在软骨中起着缓冲和支撑的作用。

  

绿色染料标记着来自大鼠耳部的脂软骨细胞。图源:加利福尼亚大学欧文分校普利库斯实验室

 

一项广泛的研究显示,耳朵和鼻子之所以柔软且有弹性,部分原因在于存在一些“气泡垫”细胞,它们为身体的各个部位提供额外的缓冲及结构支撑。

这类“脂软骨”细胞——存在于许多哺乳动物体内,并且已能从人类干细胞中培育出来——在今日发表于《科学》杂志的一项研究中首次得到了详尽描述。德国普伦马克斯·普朗克进化生物学研究所的进化发育生物学家玛尔凯塔·考茨卡(Markéta Kaucká)没有参与这项研究,她表示,发现一种新的细胞类型“并不常见”,“这一发现着实令人瞩目”。

长期被忽视的大型细胞

脂软骨细胞在众目睽睽之下被隐匿了160多年。1857年,一位名叫弗朗茨·冯·莱迪希(Franz von Leydig)的德国动物学家曾报告称,大鼠耳部的软骨组织中含有充满脂质储存库的大型细胞——这一描述同样适用于脂肪细胞。但经典的软骨细胞,即软骨细胞,比脂肪细胞小,且缺乏脂质储存库。它们会大量生成一些分子,这些分子结合形成一种坚硬的网架结构,即细胞外基质,为软骨组织提供结构和支撑。

为了解软骨中这些充满脂肪的细胞的形态与功能,加利福尼亚大学欧文分校的细胞生物学家马克西姆·普利库斯(Maksim Plikus)及其同事在显微镜下对它们进行了观察,并分析了它们的生物化学特性和生物力学特性。研究团队发现,这些细胞拥有名为液泡的巨大细胞内结构,里面充满了脂质。普利库斯说,因此在显微镜下,这些细胞“看起来就像五彩斑斓的珍珠”。

但研究人员注意到,这些细胞不会分泌脂肪细胞通常会分泌的相同信号蛋白,而且它们的基因激活模式与软骨细胞相似,而非与脂肪细胞相似。普利库斯说,最显著的差异在于,当研究人员给小鼠喂食低热量或高脂肪饮食时,这些细胞的大小基本保持不变,而典型的脂肪细胞则会相应地缩小或膨胀。这表明脂软骨细胞并不具备代谢功能——与之相反,脂肪细胞在新陈代谢中起着核心作用。

相反,脂软骨细胞内的大型脂质储存库有助于降低软骨组织的硬度。普利库斯说,软骨细胞通过生成一种类似于包装泡沫的细胞外基质来提供结构支撑,这种基质由密集排列的小型、坚硬壁腔构成。而脂软骨细胞则类似于气泡垫,它利用大型的充满空气的气室来起到缓冲作用。

费城宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的生物物理学家保罗·詹梅(Paul Janmey)表示:“通过控制细胞内部物质而非通过细胞外基质来调节组织硬度的想法新颖且有趣。即便在脂肪组织中,通常也不是这种情况。”

存在于大鼠体内,而非爬行动物体内

普利库斯说,这一发现表明,某些物种已经进化出了一种在软骨组织中提供结构支撑的额外方法。考茨卡说,脂软骨细胞与新陈代谢相脱离是一种巧妙的适应性表现,因为如果饮食变化导致耳朵等身体部位的结构支撑减弱,那将会是一个“大问题”。

考茨卡补充说,脂软骨细胞存在于承受大量生物力学应力的组织以及与声音感知相关的组织中,所以这些细胞有可能有助于实现这些功能。

研究人员总共研究了65个物种。他们在多种哺乳动物和有袋类动物体内发现了脂软骨细胞,但在两栖动物、爬行动物或鸟类体内并未发现——考茨卡说,这意味着这些细胞可以帮助科学家了解哺乳动物是如何进化出独特细胞类型的。作者们得出结论,它们也可用于帮助软骨再生的治疗当中。 



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