運(yùn)動(dòng)對骨髓脂肪在造血調(diào)控中作用的研究進(jìn)展

尹洪剛 胡敏

（1.廣州體育學(xué)院研究生部; 2.廣州體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)與健康系 廣東廣州 510500）

在人體生長發(fā)育與衰老過程中骨髓會(huì)逐漸由紅骨髓轉(zhuǎn)變成為黃骨髓,即骨髓脂肪化,其本質(zhì)是骨髓中脂肪細(xì)胞增多。動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)證實(shí),骨髓過度脂肪化可抑制造血[1]。在許多臨床疾病中,例如,再生性障礙貧血、放化療后的骨髓抑制等,在對病人進(jìn)行活組織檢查中會(huì)發(fā)現(xiàn)脂肪侵潤紅骨髓的特征[2]。骨髓抑制是一種以血細(xì)胞減少為表現(xiàn)的疾病。骨髓脂肪過多且造血前體細(xì)胞減少是其顯著骨髓病理學(xué)特征。成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞是造血微環(huán)境中最重要的成員,兩者參與構(gòu)成骨髓造血微環(huán)境,均可能影響成骨發(fā)生和造血發(fā)生。骨髓脂肪細(xì)胞對造血微環(huán)境具有負(fù)性調(diào)節(jié)作用,其分泌的腫瘤壞死因子(TNF-α),白細(xì)胞介素6(IL-6)和干擾素γ(IFN-γ)等的細(xì)胞因子能抑制骨髓造血、抑制造血重建時(shí)造血干細(xì)胞在骨髓中的植入。因此,在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)健康的大背景下,深入研究骨髓脂肪化機(jī)制對促進(jìn)某些疾病過程中造血恢復(fù)、提高造血干細(xì)胞移植效率具有一定意義[3]。

1 骨髓脂肪生物特性

1.1 脂肪細(xì)胞

脂肪存在于所有體細(xì)胞中,有一種細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有脂肪滴的特別的細(xì)胞,它專門儲(chǔ)存脂肪,被稱為脂肪細(xì)胞（Adipocyte）,來源于中胚層的間充質(zhì)干細(xì)胞。脂肪細(xì)胞是構(gòu)成脂肪組織的主要細(xì)胞,脂肪組織在人體組織學(xué)上屬于松散的結(jié)締組織,由脂肪細(xì)胞組成,用來儲(chǔ)存脂肪。人體內(nèi)有兩種脂肪組織:白色脂肪組織與棕色脂肪組織,分別由白色脂肪細(xì)胞和棕色脂肪細(xì)胞構(gòu)成。

白色脂肪細(xì)胞或稱作單房細(xì)胞,包含有一個(gè)被細(xì)胞質(zhì)所環(huán)繞的脂滴。細(xì)胞核形狀平扁且位于邊緣。脂肪以半液體狀態(tài)被儲(chǔ)存起來,并且主要是甘油三酸酯和膽固醇酯組成。白色脂肪細(xì)胞會(huì)分泌抵抗素、脂聯(lián)素以及瘦素。一個(gè)普通成人大約有300億個(gè)脂肪細(xì)胞并重達(dá)13.5kg。如果一個(gè)成人增重過多,在脂肪細(xì)胞分裂及增加其現(xiàn)有絕對數(shù)量前,其大小會(huì)增長近四倍。棕色脂肪細(xì)胞外形是多邊形的。與白色脂肪細(xì)胞相比,這些細(xì)胞有相當(dāng)大細(xì)胞質(zhì),脂滴分散于整個(gè)其中。細(xì)胞核則是圓的,且位于中央而不是細(xì)胞邊緣。其顏色為棕色是因?yàn)橛写罅康木€粒體。冬眠動(dòng)物及嬰兒體內(nèi)含有棕色脂肪組織,故也稱為“嬰兒脂肪”,是用來產(chǎn)生熱量的。

1.2 骨髓脂肪細(xì)胞

骨髓脂肪來源于白色脂肪組織,與皮下脂肪以及內(nèi)臟脂肪組織在結(jié)構(gòu)和功能上存在差異。出生后造血主要靠骨髓,是唯一能產(chǎn)生血細(xì)胞的場所,大約5歲開始,髓腔內(nèi)開始出現(xiàn)脂肪細(xì)胞,隨年齡增長,紅骨髓逐漸被脂肪組織代替轉(zhuǎn)化為黃骨髓。骨髓分造血和基質(zhì)兩大系統(tǒng),其中造血系統(tǒng)中的造血干細(xì)胞(Hematopoietic stem cell,HSCs)是更新循環(huán)血細(xì)胞的主要來源;而基質(zhì)系統(tǒng)中的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(Bone Marrow Stromal cell,BMS)則具有分化為成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肌細(xì)胞,甚至神經(jīng)細(xì)胞等多向分化的潛能。由于成骨細(xì)胞與脂肪細(xì)胞的同源性,分化成熟的成骨細(xì)胞與脂肪細(xì)胞可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn),兩者存在“此消彼長”的關(guān)系。

2 骨髓脂肪細(xì)胞與造血調(diào)控

研究造血調(diào)控,其實(shí)也是研究造血誘導(dǎo)微環(huán)境。骨髓造血微環(huán)境主要有骨髓基質(zhì)細(xì)胞（bone marrow stromal cell,BMS,是微環(huán)境的核心部分,由復(fù)雜的抑制細(xì)胞群構(gòu)成:網(wǎng)狀細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、血竇內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、脂肪細(xì)胞）、填充于細(xì)胞之間的細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix）、進(jìn)入骨髓的神經(jīng)和血管,還包括各種造血因子。

在造血系統(tǒng)中,脂肪細(xì)胞參與構(gòu)成骨髓造血微環(huán)境,有人認(rèn)為骨髓脂肪細(xì)胞可影響造血發(fā)生以及成骨發(fā)生。科學(xué)家一直認(rèn)為骨髓中脂肪細(xì)胞只占用空間而沒有其它不良影響,但由美國哈佛醫(yī)學(xué)院喬治·戴雷領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),如果對老鼠進(jìn)行基因改造,讓其骨髓中不能制造脂肪細(xì)胞,這些老鼠能夠更有效地制造血細(xì)胞。脂肪細(xì)胞能明顯減慢骨髓中新的血細(xì)胞形成速度,因此,減少這些脂肪細(xì)胞可能有助于接受了骨髓移植手術(shù)的癌癥病人更快的恢復(fù)。

3 骨髓脂肪與運(yùn)動(dòng)鍛煉

國內(nèi)外一些研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)鍛煉能抑制骨髓細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化,緩解骨密度的下降。魏翔等人[4]用中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對去卵巢大鼠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)鍛煉,研究發(fā)現(xiàn)中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)減緩腰椎骨密度下降,抑制骨髓脂肪細(xì)胞數(shù)目增加,提示中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)能抑制去卵巢大鼠骨髓細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化。王穎捷等人的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[5],去卵巢組大鼠骨小梁斷裂增加,數(shù)目減少,骨髓腔內(nèi)脂肪細(xì)胞數(shù)目增多,這與先前動(dòng)物[6-7]和人體[8]實(shí)驗(yàn)報(bào)道的結(jié)果相似,與Buer等人[9]在體外實(shí)驗(yàn)中得到相似結(jié)果。

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練改善造血微環(huán)境,從而加強(qiáng)造血功能,其可能機(jī)制來自骨髓。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的大量證據(jù)表明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠刺激血細(xì)胞的生成[10]。目前有資料初步顯示運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能作用于機(jī)體骨髓造血系統(tǒng)多個(gè)環(huán)節(jié)而可能有助于加強(qiáng)造血功能[11-12]。國外的學(xué)者已經(jīng)采用運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練作為一種輔助于方法來試圖改善患者的貧血癥狀,有的研究則沒有觀察到這種效應(yīng),所得結(jié)論并不一致,因此,在本實(shí)驗(yàn)中也需要證實(shí)這一結(jié)論。

在正常機(jī)體,骨髓造血組織是血細(xì)胞分化成熟的場所。成骨細(xì)胞是骨髓造血微環(huán)境的重要成員,對造血功能起積極調(diào)解作用[13]。胡敏等[11]研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后成年男性的成骨作用加強(qiáng),同時(shí)紅細(xì)胞生成也增加,而骨特異性堿性磷酸酶水平的變化與紅細(xì)胞參數(shù)的變化有較好的相關(guān)性。研究者原來一直認(rèn)為骨髓中的脂肪細(xì)胞只占用空間而沒其他不良影響,但美國科學(xué)家近年宣布,脂肪細(xì)胞會(huì)明顯減慢骨髓中新的血細(xì)胞形成速度,因此,骨髓造血微環(huán)境中脂肪細(xì)胞則對骨髓造血功能起負(fù)性調(diào)節(jié)作用[14]。

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠促進(jìn)骨髓成骨細(xì)胞的分化,同時(shí)抑制骨髓脂肪細(xì)胞的分化[15],促進(jìn)造血因子的分泌,從而加強(qiáng)造血能力。國外研究學(xué)者Baker[16]對小鼠進(jìn)行了10周的跑臺(tái)訓(xùn)練,體外進(jìn)行干細(xì)胞的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),耐力訓(xùn)練提高骨髓干細(xì)胞的增值,極大地動(dòng)員干細(xì)胞的分化,同時(shí)訓(xùn)練減少骨髓腔脂肪,通過訓(xùn)練增加造血因子可達(dá)60%。徐峰鵬[17]等對健康4周齡大鼠采用游泳運(yùn)動(dòng)方式,脛骨骨組織切片發(fā)現(xiàn),游泳組的脂肪細(xì)胞面積明顯低于對照組。國外學(xué)者也得到游泳運(yùn)動(dòng)能提高紅細(xì)胞比容和血紅蛋白濃度[18]。因此,我們可以得出運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠提高造血能力,可作為貧血的輔助療法。

4 結(jié)語

運(yùn)動(dòng)鍛煉時(shí),骨髓造血旺盛。雖然目前有關(guān)運(yùn)動(dòng)鍛煉的方式、強(qiáng)度和頻率在不同類型的貧血中的功效沒有深入研究,作為可用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是有限的,需要進(jìn)一步調(diào)查體育訓(xùn)練貧血影響的潛在機(jī)制,特別是經(jīng)過放化療和患有癌癥的病人。利用運(yùn)動(dòng)鍛煉特別是力量鍛煉,是未來研究的一個(gè)建議。

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