Nature揭秘运动提升免疫力新机理

“健康地活着真好!”相信这是疫情平息后大家最为深刻的感受之一。保持人体健康的状态,最为经济有效的方式就是“运动”。人们发现运动能够有效的提升人体免疫力,清除侵袭机体的致病细胞,提高身体的抗病能力。最近《Nature》发表的研究成果揭秘运动提升免疫力的新机理。研究团队通过小鼠实验,发现运动能够刺激成骨祖细胞和免疫祖细胞相互作用,维持免疫祖细胞正常功能,促进淋巴细胞的产生,最终帮助动物抵抗感染。

人体骨髓里住着许多类型的干细胞和祖细胞,各类的干细胞和祖细胞在生理和功能上都是相互紧密联系的,即干细胞生态位。如间充质干细胞和祖细胞能产生骨、骨骼组织和脂肪细胞,是造血干细胞和祖细胞(HSPCs)基质生态位的重要组成部分。而HSPCs负责产生所有血细胞谱系,包括免疫细胞。在小鼠体内,一些间充质祖细胞产生一种称为干细胞因子(SCF)的信号蛋白,它对支持HSPCs至关重要。这些细胞还表达一种瘦素受体(LepR)的细胞表面蛋白。LepR+细胞分布在骨髓中的几个不同位置,包括血管,小动脉和窦状窦周围。LepR+细胞群为多种间充质祖细胞的混合群落。因此,研究团队开启了对参与维持HSPC生态位的LepR+细胞亚群的研究。首先,他们对LepR+细胞进行了基因表达分析,发现了表达在其中一个亚群的另一种标记蛋白—骨凝集素(Oln)。通过荧光标记,发现Oln+基质细胞位于小动脉周围,而非窦状窦。这些细胞被证明是一类寿命短暂的成骨祖细胞,能产生成骨细胞,在骨再生中起着至关重要的作用。


在此基础上,研究人员设计了突变小鼠,使其Oln+细胞中缺失SCF基因,Oln+细胞缺失SCF基因并不影响造血干细胞或骨髓中大多数其他类型的造血祖细胞,可是因为SCF的缺失,一种能产生淋巴细胞的造血祖细胞——共同淋巴祖细胞(CLP)数量显著减少。接下来,他们用致病细菌李斯特菌感染突变小鼠,李斯特菌通常被淋巴细胞从体内清除,突变动物清除病原体的效果远不如对照组。由于CLP数量减少,这些动物根本无法产生足够的淋巴细胞来完成这项工作,进一步地证实了Oln+细胞有助于产生和维持CLPs的观点。在最后一组实验中,小鼠被放在装有轮子的笼子里,进而发现跑步会导致骨髓中Oln+细胞和CLP的数量增加。运动能介导骨骼的机械刺激,激活LepR+Oln+成骨祖细胞表面的机械敏感离子通道1(Piezo1),促进成骨祖细胞中的SCF表达和分泌,以帮助维持CLPs,CLP种群的维持使其能很容易地分化成淋巴细胞,抵抗细菌感染(图1)。

运动可刺激免疫系统对抗感染的作用机理的确定具有重大意义,这项研究可能直接应用于临床,以期开发出有效的医疗方式,以加强运动引发的免疫细胞输出,强化免疫反应,防止病毒及细菌对人体的侵袭。


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