由加州大学欧文分校(University of California - Irvine)领导的国际研究团队发现了一种新型骨骼组织,该组织为推进再生医学和组织工程提供了巨大的潜力。大多数软骨依赖外部细胞外基质来获得强度,但“脂软骨”(lipocartilage),存在于哺乳动物的耳朵、鼻子和喉咙中,独特地充满了脂肪填充的细胞,称为“脂软骨细胞”(lipochondrocytes),这些细胞提供了超级稳定的内部支持,使组织保持柔软和有弹性,类似于气泡包装材料。
这项研究今天在线发表在《科学》杂志上,描述了脂软骨细胞如何创建和维持自己的脂质储存库,保持恒定的大小。与普通脂肪细胞(adipocytes)不同,脂软骨细胞不会因食物供应的变化而缩小或扩大。
脂软骨的韧性和稳定性提供了一种柔顺且有弹性的特性,非常适合像耳垂或鼻尖这样的灵活身体部位,为再生医学和组织工程开辟了令人兴奋的可能性,特别是在面部缺陷或损伤方面。目前,软骨重建通常需要从患者的肋骨采集组织——这是一项痛苦且侵入性的手术。未来,可以从干细胞中衍生出特定于患者的脂软骨细胞,进行纯化并用于制造定制的活体软骨。借助3D打印技术,这些工程化的组织可以精确塑形,为治疗先天缺陷、创伤和各种软骨疾病提供新的解决方案。
加州大学欧文分校发育与细胞生物学教授马克斯·普利库斯(Maksim Plikus)说:“脂软骨的独特脂质生物学挑战了生物力学领域的长期假设,打开了无数研究机会的大门。未来的研究方向包括了解脂软骨细胞如何随时间保持其稳定性,以及控制其形态和功能的分子程序,还有细胞衰老机制的见解。我们的研究结果强调了脂质在代谢之外的多功能性,并提出了在组织工程和医学中利用其特性的新方法。”
脂软骨细胞最早由弗朗茨·莱迪格博士(Dr. Franz Leydig)于1854年发现,当时他注意到大鼠耳朵软骨中的脂肪滴,这一发现直到现在才被重新重视。通过现代生化工具和先进的成像方法,加州大学欧文分校的研究人员全面表征了脂软骨的分子生物学、代谢和在骨骼组织中的结构作用。
他们还发现了抑制分解脂肪酶活性和减少新脂肪分子吸收的遗传过程,有效地将脂软骨细胞的脂质储备锁定到位。当脂软骨失去其脂质时,它会变得僵硬和脆弱,突显了其脂肪填充细胞在维持组织耐用性和灵活性方面的关键作用。此外,研究人员注意到,在一些哺乳动物如蝙蝠中,脂软骨细胞会形成复杂的形状,例如其大耳朵中的平行脊状结构,这可能通过调节声波来增强听觉敏锐度。
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