为什么多运动更健康？这篇Nature论文找到了答案丨华人一作

萧箫 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

都说运动的人更不容易生病和骨折，究竟是什么原理？

增强新陈代谢、改善内分泌、还是促进血液循环……？

这些固然都有道理，然而，它们都并非导致“更不容易生病&骨骼强壮”的直接原因。

现在，科学家们终于发现，运动确实能够直接增强免疫系统，甚至还能提高骨密度！

这一研究结果，登上了Nature。

调控“生长因子”的表达

在骨髓中，有两种干细胞，一种是造血干细胞，另一种则是骨骼干细胞。

其中，造血干细胞能分化出淋巴细胞等血细胞，而骨骼干细胞则能够分化成成骨细胞等间充质细胞（下图为骨骼干细胞的分化）。

这些骨髓中的细胞，能通过某种手段感知到运动产生的机械刺激，从而调控生成的成骨细胞和淋巴细胞的数量。

因为，这些细胞的生成，依赖于一种骨骼干细胞生长因子Osteolectin的表达。

这是一种分泌蛋白，可以激活骨骼干细胞、成骨祖细胞等细胞表面的相关信号，促进成骨。其中，成骨祖细胞是一种骨组织细胞，可以分化成成骨细胞等。

祖细胞（progenitor cell），是细胞在彻底分化前，转化成的某种中间细胞。与干细胞不同，祖细胞只能分化成一些特定的目标细胞。

通过谱系示踪试验，研究人员们发现，Osteolectin作用于一种成骨祖细胞（Osteolectin+ cells）。

这种细胞，不仅能持续形成大量成体新生骨骼，还能产生造血干细胞需要的生长因子SCF、以及支持一部分动脉周边的淋巴祖细胞。

其中，淋巴祖细胞经过进一步分化，就能形成淋巴B细胞和T细胞。

而这种刺激成骨、同时支持生成淋巴细胞的生长因子，是通过运动产生的机械刺激来调控的。

运动产生的机械力，确实能够通过动脉血管传递给骨髓中的细胞，从而维持淋巴细胞、成骨祖细胞的增殖速度和数量。

如果骨髓中的成骨祖细胞感受到压力减少（例如运动受力减少、或是传导力受体被清除），那么这些细胞的增殖也会减少。

细胞增殖减少的直接结果，就是骨质变差、免疫功能减弱。

已在小鼠体内证实结果

科学家们用小鼠进行了3种实验。

首先是观察因运动刺激增加的生长因子，对于淋巴细胞生成的作用。

首先，他们移除了一组小鼠中成骨祖细胞中的生长因子SCF，发现这确实会减少骨髓内动脉周淋巴祖细胞的数量。

然后，他们用一种名为李斯特菌的致病细菌，感染这些小鼠。

这种致病细菌，通常能通过体内的淋巴细胞清除。

实验发现，这些被移除生长因子的小鼠，由于缺乏SCF，导致淋巴细胞增殖不足，因此它们的免疫系统清除体内的李斯特菌的效率，要远远低于另一组没有被移除生长因子的小鼠。

这是因为，这些小鼠体内根本无法产生足够的淋巴细胞，来清除病原体。

接下来，研究人员们又进行了另一项实验，来测试运动对骨骼刺激的影响。

他们将一组小鼠放在带跑轮的笼子中，发现这些运动后的小鼠，比没有运动的小鼠体内成骨祖细胞增殖更快，因此能显著提高骨密度。

最后，研究人员还研究了衰老对于小鼠体内的影响。

他们发现，随着小鼠的衰老，其成骨祖细胞和淋巴细胞出现明显的减少，导致骨密度、免疫功能下降。

这些实验结果，确实直接解释了“运动能提高骨密度和免疫功能”的部分原因。

团队介绍

这篇文章的作者共有23人，主要来自Sean Morrison的研究小组，包括德克萨斯大学西南医学中心、德克萨斯A&M大学、悉尼大学、克利夫兰诊所和霍华德·休斯医学研究所的研究人员。

其中，Sean Morrison博士，为该论文的通讯作者，是德克萨斯大学西南医学中心的主任、以及霍华德·休斯医学研究所的研究员。

论文一作Bo Shen，博士毕业于伊利诺伊大学芝加哥分校，目前在德克萨斯大学西南医学中心就职。

Bo Shen在学术上的H因子为14，引用次数达到了1k+，主要研究方向是骨髓壁龛中的干细胞生物学。

德克萨斯大学西南医学中心，是美国著名的生物医学研究中心，目前只招收研究生。

在生物医学领域，德克萨斯大学西南医学中心历年获诺贝尔奖的人数，要多于美国国立卫生研究院（NIH）、哈佛大学医学院和斯坦福大学医学院。

论文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03298-5

参考链接：
[1] https://www.nature.com/articles/d41586-021-00419-y
[2] https://twitter.com/BoShenUTSW
[3] https://mp.weixin.qq.com/s/wxsNh8ahHxMmxIK0eZFBaw
[4] https://cri.utsw.edu/scientists/sean-morrison-laboratory/