哺乳动物的骨骼在出生后会快速生长，但进入青春期（adolescence）后，快速增长（lengthening）的模式会逐渐转变成缓慢的增粗（thickening）。这种青春期前后骨骼生长模式变化的机制是什么？为什么成年之后身体不再长高？长期运动能促进骨骼生长吗？
9月8日，国际学术期刊Cell Stem Cell在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周波研究组组最新研究进展“Tracing the skeletal progenitor transition during postnatal bone formation”。该工作揭示了小鼠青春期前后骨骼干细胞（Skeletal stem cell）属性发生转变，这为青春期间骨骼生长模式的转变提供了细胞基础，也为实现成体骨骼继续增长指明了方向。
周波研究组一直致力于干细胞的发育调控研究，他们此前研究揭示造血干细胞在青春期受到脑垂体激素的远程调控（见“当造血干细胞遭遇青春期”）。本研究中，他们发现：青春期以前的成骨细胞主要来源于生长板内的Acan+软骨细胞，而青春期以后的成骨细胞主要来源于骨髓内的Lepr+基质细胞。生长板软骨纵向成骨，实现骨骼增长；骨髓基质细胞横向成骨，实现骨骼的增粗。这一发现革新了人们对成骨干细胞来源的经典认识。
根据周斌研究员开发的双同源重组酶系统的原理，周波研究组实现了生长板软骨和Lepr+骨髓基质细胞的同步示踪。该系统不仅展示了两类骨骼干细胞在青春期的动态转变过程，同时发现大部分Lepr+骨髓基质细胞起源于生长板软骨。将Runx2基因分别从生长板软骨和Lepr+骨髓基质细胞中条件性敲除后，研究人员发现骨骼的增长和增粗分别受到影响，印证了这两群骨骼干细胞在骨骼发育和生长过程中的分工。这一发现同时意味着——如果将生长板软骨重新激活，有望让成体骨骼继续延伸，进入“第二春”， 这也将是周波研究组下一步的重点攻关方向。
运动有利于骨骼增长还是增粗？在动物跑步实验中，周波研究组发现，长期坚持跑步会显著促进生长板软骨的成骨分化，但对Lepr+骨髓基质细胞则没有显著影响。这提示坚持跑步运动对于青春期以前的骨骼生长更有益处，换言之，运动——要从娃娃抓起。
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周波研究员为本文通讯作者，周波研究组博士生舒慧和硕士生刘逸铭为共同第一作者。感谢分子细胞卓越中心邹卫国和周斌研究员，军事医学科学研究院杨晓研究员，以及滨州医学院高玉光教授提供部分小鼠，分子细胞卓越中心流式细胞平台和共聚焦成像平台提供技术支持。该研究获科技部干细胞及转化研究重点研究计划、中国科学院战略先导项目和国家自然科学基金委经费支持。
文章链接：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00347-7
青春期前后骨骼干细胞属性的转变
