研究表明，间歇性禁食与一种特殊的生物医学绷带结合可以恢复老年小鼠的骨骼愈合能力，使其达到年轻动物的水平。科学家们表示，严格的分析为这种潜在的新治疗方法提供了令人信服的证据，有望也能够促进其他组织的修复。这项研究即将发表在《eLife》杂志上。
“骨修复的关键是一种称为成骨前体细胞（osteoprogenitors）的细胞，这些细胞可以生成新的骨组织。随着动物年龄的增长，这些细胞的数量和功能都会下降，限制了骨骼再生的能力。”该研究的主要作者、瑞士洛桑大学生物医学科学系和英国伦敦国王学院基因治疗与再生医学中心的前博士生约书亚·里夫斯（Joshua Reeves）解释道。
“颅骨的一部分特别容易受到与年龄相关的愈合问题的影响。两个主要描述的成骨前体细胞微环境是覆盖所有扁平骨的骨膜和仅存在于颅骨之间的缝间中胚层。”
为了了解骨骼愈合中与年龄相关的变化，里夫斯和他的同事们研究了小鼠模型中骨膜和缝间中胚层如何随年龄变化。首先，他们分析了小鼠颅骨在老化过程中发生的变化，发现随着年龄的增长，骨结构和愈合能力都有明显的下降。研究团队注意到，成骨组织内的血管从成年期开始减少。他们还观察到老化成骨（骨形成）区室的变化，包括肌动蛋白水平升高和细胞核伸长——这些都是硬度增加的标志。
此外，老年小鼠的生物能途径，尤其是线粒体功能，出现了下降。这些改变导致成骨前体细胞数量减少和功能受损，削弱了骨骼健康和修复能力。
随后，研究团队尝试通过使用Wnt3a绷带（一种专门的生物医学设备，可输送对调节成骨前体细胞行为至关重要的Wnt3a蛋白）来增加老年小鼠的成骨前体细胞数量。虽然这确实增加了成骨前体细胞的数量，但并未恢复愈合能力，这表明老化细胞本身存在更深层次的问题。
间歇性禁食——一种交替进行进食和禁食的饮食方法——已被证明可以提高成年动物的骨密度。因此，研究团队尝试将Wnt3a绷带治疗与间歇性禁食结合用于有颅骨缺损的老年小鼠。
在这种条件下，老年小鼠的骨修复水平达到了与年轻小鼠相当的水平。进一步的分析显示，间歇性禁食通过增强线粒体活性和减少与年龄相关的细胞应激，特别是重新激活了成骨前体细胞。这些效果也可以通过补充特定的途径如烟酰胺单核苷酸（nicotinamide mononucleotide），后者可以增强线粒体能量产生来模拟。
此外，肠道微生物组的变化，特别是阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）数量的增加，在增强组织健康和修复方面发挥了关键作用。这表明饮食改变可能对骨骼健康有多重益处。尽管需要注意的是，骨修复的改善是在不改变总体热量摄入的情况下实现的，而是通过禁食本身实现的。
作者强调，虽然他们的发现具有前景，但研究仍处于早期阶段，且是在小鼠身上进行的。通过进一步在人类中的验证，他们的方法可能会导致帮助老年人更快愈合和维持更强健骨骼的治疗方法，同时也能改善其他老化组织的修复和功能。
“短期协议如间歇性禁食、短暂提升细胞能量或通过短期治疗改善肠道微生物组，强烈表明老化组织处于可以逆转的状态。”资深作者、瑞士洛桑大学生物医学科学系教授舒克里·哈比卜（Shukry Habib）说，“老化组织通过有针对性的干预措施保留了健康改善的潜力。我们的数据揭示了一条引人入胜的研究途径，即代谢和微生物组干预可以重新用于治疗老化、修复不足个体的组织损伤。”
更多信息： Joshua Reeves等，《eLife》（2024）。DOI: 10.7554/eLife.104068.1
期刊信息： eLife
来源： eLife
引用： 研究显示间歇性禁食与特殊绷带组合可恢复小鼠骨骼愈合（2024年12月10日），2024年12月10日检索自
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