蒂芙尼·陈(Tiffany Chen)

266条骨头支撑着一个成年人的身体,保护了我们的重要器官,支撑了我们的体重,并使我们的活动能力得以增强。在器官的刚性表层内部有蜂窝状孔。所有这些骨头组织分解并不断补充。但是随着年龄的增长,新的骨骼形成不能跟上旧的骨骼去除。外层变得更薄,微小的孔洞也变大了-一旦坚固的骨头变成磨损。

最近,中山大学的中国科学家发现一种烟酰胺单核苷酸(NMN)分子可以刺激一组干细胞分化为骨细胞而不是脂肪,从而促进小鼠的骨生成。该方法发表在《自然》(Nature) 2019年,揭示了NMN作为骨质疏松症的一种潜在新疗法。

科学家已经知道,骨髓中的间质基质细胞(MSC)是多能干细胞的储存库,这些干细胞可以分化为多种细胞类型,包括骨骼,软骨和脂肪。干细胞在骨骼组织内保持平衡。但是,当骨髓MSC异常分化为脂肪而不是骨骼组织时,它破坏了骨骼的形成,导致骨骼老化和骨质疏松症。

在细胞培养和成年小鼠中,研究小组发现NMN治疗有效地促进了MSC的扩增,其中干细胞的数量增加了。当研究人员进一步将MSC诱导为两个不同的系,即成骨细胞和脂肪形成细胞时,他们发现NMN对这两个系具有显着而独特的作用。 

用NMN处理间充质基质细胞(MSC)之前(左)和之后(右)。治疗后,细胞数量“增加”。(Song J,Li J,Yang F等,2019)

用NMN处理的成骨细胞系可产生约50%的成骨细胞,而形成新骨骼的细胞则仅产生约30%。相反,与未处理的细胞相比,用NMN处理的脂肪形成细胞系具有较低的脂肪形成脂肪细胞浓度。结果表明,NMN促进骨骼生成,同时阻止脂肪形成。

研究人员还在一岁的老年小鼠中观察到了类似的结果。与正常的老年小鼠相比,喝了NMN溶解水的老年小鼠骨骼密度增加,而脂肪形成细胞的数量减少。但是,“ NMN不会改变成年小鼠的骨脂平衡,”研究人员说。

在人类中,老年人也更容易患骨质疏松症。根据疾病控制和预防中心的数据,年龄在65岁以上的女性中有四分之一患有骨质疏松症,而每20名男性中就有1名患有骨质疏松症骨质疏松症也被称为“沉默疾病”,无法感觉到骨骼的身体变得虚弱,许多人甚至直到骨折才意识到自己患有这种疾病。 

为了测试NMN对与年龄相关的骨质流失的治疗潜力,研究小组将成年小鼠暴露于辐射下,导致骨质流失和MSC损伤,从而模拟了骨质疏松症的影响。辐照使MSC的扩增能力降低了75%,这也导致成骨细胞减少,但脂肪细胞增多。但是,NMN逆转了辐射的影响。经NMN处理的小鼠与正常小鼠一样能够扩增其MSC,其骨密度增加,并且该干预措施有效地抑制了辐照后脂肪形成约66%。 

代表性的μCT图像显示了来自股骨干physi端的小梁骨。(Song J,Li J,Yang F等,2019)与未处理的小鼠相比,接受NMN处理的小鼠(右)在暴露于辐射后的脂肪形成组织(红色)明显更少。(Song J,Li J,Yang F等,2019)

这组作者说:“我们的研究表明NMN增强了衰老和受辐照小鼠的骨脂向骨谱系的平衡,这表明NMN是挽救衰老过程中骨质流失的有价值的疗法。” “虽然骨骼衰老和骨质疏松症的特征在于MSC命运决定的失调,但我们的发现揭示了NMN治疗与骨质疏松和衰老小鼠的治疗之间存在潜在的联系。”