揭秘骨骼是如何生长的

小稿 • 2024年8月12日上午5:12 • 投稿

在人体肢骨的发育过程中，会经历几个不同的阶段：在幼儿及青春期，四肢骨骼处于活跃的纵向生长期；而到成年时期（女性20岁左右，男性23岁左右），肢骨的纵向生长基本停滞，身高也不再有变化。在青少年时期，四肢的伸长还受部分外界因素的影响，营养物质如肉蛋奶等优质蛋白的补充，运动训练的加强都会助力骨骼的生长。但是到成年之后，即使有足够的营养供给，充分的运动训练，肢骨的纵向生长依然不会发生较大改变。

因此，存在于青春期前后骨骼的生长变化是怎样发生的，以及青少年时期受外界因素影响如运动条件下，促进骨骼生长的发生机制又是如何的呢？这些问题都有待于科学家进一步研究。

骨骼干细胞是体内负责骨骼发育的多能干细胞的统称。在正常生理状态下，骨骼干细胞会向成骨细胞分化，参与骨的生长。当发生骨折等损伤情况时，骨骼干细胞会在受伤区域生成新的成骨细胞，继而进行骨损伤修复。在肢骨的不同位置，骨骼干细胞的身份并不相同。如在生长板中存在软骨细胞具有骨骼干细胞功能，而在骨髓内部，骨骼干细胞主要是指骨髓基质细胞。在青春期前后，主导成骨的骨骼干细胞是否发生转变，以及转变过程与骨骼发育过程的生长变化有何种内在联系需要进一步回答。

近期，中国科学院分子细胞卓越创新中心周波研究组在Cell Stem Cell期刊上发表解析骨骼生长发育的研究文章。

研究人员利用小鼠为实验动物模型，首先对小鼠骨骼发育的不同阶段（青春期、成年期）进行研究。结果表明：成骨细胞的生成在不同时期由不同的骨骼干细胞控制。具体表现是：在青春期及之前的阶段，成骨细胞的来源主要来自于生长板中的软骨细胞；而成年后，成骨细胞主要来自于位于骨髓内部的基质细胞。生长板软骨纵向成骨，实现骨骼增长（chang）；骨髓基质横向成骨，实现骨骼增粗。

随后，研究者们进一步探究青春期前后两种不同身份的骨骼干细胞转变在骨骼发育过程中行使的生理功能。利用基因敲除的手段，研究人员分别损伤小鼠中软骨细胞和骨髓基质细胞向成骨细胞分化的能力。研究发现：软骨细胞向成骨分化的能力下降后，小鼠体长明显缩短，其中股骨长度也显著性减短。而成年之后的小鼠中骨骼干细胞功能的损伤不会影响小鼠体长，更多的损伤骨骼的横向粗细。

图1.不同发育阶段正常小鼠与基因敲除小鼠体型比较

运动如何影响骨骼发育？为了回答这个问题，研究者们设计了小鼠跑步实验。给予处于青春期和成年期的小鼠每天固定的运动时间和运动强度，在小鼠持续跑步两个月后，测试骨骼干细胞的生理功能变化。研究数据证明：青春期的小鼠经过运动训练之后，软骨细胞的功能增强，向成骨分化的能力更强，而成年期的小鼠中骨骼干细胞的功能并没有显著提高。也就是说青春期时期的运动训练，通过影响软骨细胞的功能来助力骨骼的发育。

这项研究表明，骨骼的增长和增粗分别是由不同的骨骼干细胞负责的，它们分别在青春期以前和以后发挥作用。成年之后，软骨细胞的功能大幅度下降。如何再次激活成年之后软骨细胞的功能，有望使骨骼增长不受年龄限制。同时也提示广大家长朋友，如果希望子女长得更高，最好在青春期以前就坚持锻炼。