科學家發現一種骨骼組織類型超穩定、柔軟、有彈性
由加州大學歐文分校領導的國際研究小組發現了一種新發現的骨骼組織類型,它在促進再生醫學和組織工程方面具有巨大潛力。大多數軟骨依靠外部細胞外基質提供強度,但在哺乳動物的耳朵、鼻子和喉嚨中發現的”脂軟骨”獨特地充滿了被稱為”脂軟骨細胞”的脂肪細胞,它們提供超穩定的內部支撐,使組織保持柔軟和彈性–類似起泡的包裝材料。

“脂肪軟骨”是一種支撐性骨骼組織,由含有脂肪的密集氣泡狀細胞組成。 圖為以綠色螢光染料染色的小鼠耳脂軟骨掃描圖。 圖片來源:查理-鄧洛普(Charlie Dunlop),生物科學學院
“脂肪軟骨”具有類似氣泡膜的特性–超級穩定、柔軟、有彈性。
這項發表在《科學》雜誌上的研究解釋了脂軟骨細胞如何形成並維持自身的脂質儲備,從而保持恆定的大小。 與典型的脂肪細胞(脂肪細胞)不同,脂軟骨細胞不會因食物攝取量的變化而縮小或膨脹。
“脂軟骨的韌性和穩定性提供了一種順應性和彈性,非常適合耳垂或鼻尖等靈活的身體部位,為再生醫學和組織工程開闢了令人興奮的可能性,尤其是面部缺陷或損傷, “通訊作者、加州大學歐文分校發育與細胞生物學教授馬克西姆-普利庫斯(Maksim Plikus)說。
” 目前,軟骨重建通常需要從病人的肋骨上採集組織,這是一種痛苦的侵入性手術。未來,患者特異性脂軟骨細胞可以從幹細胞中提取、純化,並用於製造符合個人需求的活體軟骨。
Franz Leydig 博士於1854 年首次發現脂肪軟骨細胞,當時他注意到大鼠耳朵軟骨中存在脂肪滴,這項發現直到現在才被遺忘。 利用現代生化工具和先進的成像方法,加州大學歐文分校的研究人員全面描述了脂軟骨的分子生物學特徵、新陳代謝和在骨骼組織中的結構作用。

“脂軟骨細胞不是脂肪細胞,也不是傳統的軟骨細胞。 它們代表了一種獨特的骨骼組織類型的細胞,這種細胞以我們從未見過的方式使用脂質,」通訊作者、加州大學歐文分校發育與細胞生物學教授馬克西姆-普利庫斯(右)說,圖中他與普利庫斯實驗室的博士後研究員、該研究的第一作者勞爾-拉莫斯在一起。 圖片來源:Ethan Perez / 查理-鄧洛普生物科學學院
他們還發現了抑制分解脂肪的酶的活性和減少新脂肪分子吸收的基因過程,從而有效地鎖定了脂軟骨細胞的脂質儲備。 當脂質被剝離時,脂軟骨就會變得僵硬和易碎,這就凸顯了其充滿脂肪的細胞在維持組織的耐久性和靈活性方面的重要性。
此外,研究小組還注意到,在蝙蝠等一些哺乳動物體內,脂軟骨細胞會組合成複雜的形狀,就像它們超大耳朵裡的平行脊一樣,這可能會透過調節聲波來提高聽覺敏銳度。
該研究的第一作者、普利庫斯實驗室發育與再生生物學博士後研究員勞爾-拉莫斯(Raul Ramos)說:「脂軟骨獨特的脂質生物學發現挑戰了生物力學中長期存在的假設,為無數研究機會打開了大門。我們的發現強調了脂質在新陳代謝之外的多功能性,並提出了在組織工程和醫學中利用脂質特性的新方法。
編譯自/ scitechdaily