在最近發(fā)表在Communications Biology上的一項研究中，由金澤大學領導的研究人員解釋了一條小魚如何幫助結束痛苦的代謝和遺傳性骨病。
雖然疼痛、腫脹和行動不便是骨折后最明顯的后遺癥，但在細胞水平上也有一系列活動在努力修復損傷。而且由于骨骼通常隱藏在肌肉、脂肪和皮膚層之下，研究人員很難實時研究骨骼如何再生。
“為了深入了解骨折修復過程，我們需要易于接近的骨骼和骨骼生長模仿人類的模型物種，”主要作者 Jingjing Kobayashi-Sun 說。“隨著轉基因和突變品系的出現(xiàn)，斑馬魚的鱗片符合所有條件。”
斑馬魚的鱗片雖然比哺乳動物的骨骼簡單得多，但其反應和發(fā)育方式與更復雜的鱗片幾乎相同，并且位于身體外部。但最重要的是，它們同時含有破骨細胞和成骨細胞，這些細胞分別清除骨折碎片并在骨折后生成新骨。
Kobayashi-Sun 解釋說，“最近的研究表明，來自成骨細胞的稱為細胞外囊泡 (EV) 的分子包可能會將信號分子傳遞給未成熟的破骨細胞，觸發(fā)它們分化為成熟的、活躍的細胞。然而，鑒于活體成像的難度骨頭，沒有人能夠證明這個過程確實發(fā)生在體內。”
為了可視化斑馬魚鱗片中的成骨細胞和破骨細胞，研究人員生成了一個雙轉基因細胞系，其中兩種細胞類型表達不同顏色的熒光標記。在對麻醉魚的鱗片進行小切口后，研究人員可以使用熒光顯微鏡或流式細胞儀識別正在愈合的骨骼中的 不同細胞類型。
“我們觀察到骨折部位的大量綠色熒光破骨細胞在細胞質中含有紅色熒光的成骨細胞衍生顆粒，證實了未成熟破骨細胞對 EV 的攝取，”資深作者 Isao Kobayashi 說。“此外，成熟的破骨細胞在受損的鱗片中很豐富，這表明 EV 的攝取會觸發(fā)破骨細胞的分化。”
EVs 含有高水平的細胞分化相關信號分子，稱為 RANKL。敲除相應基因導致破骨細胞數(shù)量顯著減少，表明成骨細胞通過 Rankl 信號控制破骨細胞形成。
鑒于許多骨病是由成骨細胞和破骨細胞之間的通訊中斷引起的，這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型藥物療法提供了有價值的信息。
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