好時光: 從胚胎細胞到骨骼, 都離不開"他"

2019-10-29 | 來源: 加西網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

解謎：從胚胎細胞到骨骼，始終離不開“他”

當胎兒在媽媽體內時，大部分的骨骼都是軟骨成分，這樣可以更好地保證胎兒可以順利從媽媽體內產出。順利產出後，與胎盤“水庫”環境不同的是，各種外力刺激開始不斷施加到孩子的身體上，身體也開始自然而然的進行加固防護工作。在青春期生長突增中，身高的增長非常快，長高的原因主要是骨骼的發育。

眾所周知，細胞是柔軟的，骨骼是堅硬的，那麼坯胎細胞如何產生骨骼？這就是發育生物學中的一個核心問題：“發育的胚胎中的未成熟細胞如何分化並組織成一個身體？”最近哈佛醫學院等科學家在《美國國家科學院院刊》發表的研究結果，揭示了在肢體形成時，胚胎內形成的電子模式如何引發一系列分子變化，最終導致生成軟骨和骨骼（Voltage gated calcium channels 'read' electric patterns in embryos to create cartilage and bone，ScienceDaily，7 October 2019.）。

先前的研究已經顯示出發育中的胚胎具有特定的電學模式，就像組織和器官的藍圖，隨著胚胎的成熟最終形成。細胞將帶電離子泵入或者流出細胞膜，從而在細胞膜兩側產生電勢（膜電位）。這項在動物胚胎中進行的新研究表明，細胞膜上的“電壓門控鈣通道”受到膜電位的觸發而允許鈣離子流入細胞，從而觸發了基因的表達，指導分化為成熟細胞。研究指出，“控鈣通道”能“讀出”胚胎的生物電模式，以使遺傳和蛋白質表達機制在人體發育中發揮作用。

研究人員發現肢體芽最初，細胞外的鈣離子比內部的鈣離子高1000倍，而成長的肢體的核心則以軟骨形式“去極化”（鈣離子流入細胞中和電壓）。他們發現去極化是由“控鈣通道”調控的，允許鈣離子向內流動，這又激活了稱為NFATc1的基因轉錄因子，後者又啟動了分化為成熟軟骨細胞所需的其他基因的表達。研究發現“控鈣通道”對於正常軟骨形成至關重要，而NFATc1被證實可促進體外軟骨細胞的分化。

研究人員稱，其他“控鈣通道”可能在發育的後期參與，其他轉錄因子可能在軟骨和骨形成過程中被細胞內鈣的增加激活。邁克爾·萊文教授說：“我們開始了解如何通過“硬件”（細胞的基因和蛋白質）來創建和解釋胚胎發育的“軟件”（電模式），從而使細胞能夠協作並組織成高度模式的。”

該項研究闡述了鈣離子在軟骨和骨骼形成過程中的關鍵作用。中老年人由於肝腎功能下降導致不能有效代謝維生素D，以至於鈣吸收能力不足，這是中老年人骨質下降的重要原因之一。所以中老年人應該增加飲食中鈣攝入量並且選擇不添加維生素D並且鈣吸收度高的鈣劑，以滿足減肥和預防肥胖的需求。

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