在我们的骨骼深处,每时每刻都在发生着一个惊人的过程。隐藏在被称为骨髓的软组织中,人体持续不断地产生数百万新的血细胞和免疫细胞。
这些细胞负责输送氧气、抵抗感染以及帮助修复损伤。如果没有这种持续不断的新生血细胞生产,人体将无法存活。
这一系统通常以一种精心平衡的方式运作。一种称为造血干细胞的特殊细胞充当"主细胞",能够制造所有类型的血细胞。
在这些干细胞周围是支持细胞,它们保护干细胞、提供营养,并发送信号告知它们何时生长、何时休息。免疫系统也通过帮助维持骨髓内部的健康环境而发挥作用。
然而,随着人们年龄增长,这种平衡变得更为脆弱。衰老会给身体带来许多变化,包括长期低水平炎症以及细胞内部逐渐积累的基因变化。多年来,这些隐藏的变化可能会慢慢破坏骨髓内细胞之间的通讯。
一种与衰老相关的疾病被称为意义未明的克隆性造血(clonal hematopoiesis of indeterminate potential,简称CHIP)。在这种情况下,某些造血干细胞会发展出基因突变,使其比正常细胞更具优势。这些改变的细胞开始过度增殖,并逐渐占据更大比例的血液系统。
CHIP最令人惊讶的是,大多数患有这种状况的人感觉完全健康。他们通常没有任何症状,往往也不知道自己患有这种疾病。然而,这种状况在老年人中很常见。研究表明,约五分之一60岁以上的人患有CHIP,而该状况影响了近三分之一80岁以上的人。
尽管CHIP可能看起来无害,但它可能带来严重后果。CHIP患者患血液癌症的风险要高得多。他们患心脏病的风险也增加,并且比没有这种状况的人更可能早逝。
另一种相关疾病是骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,简称MDS)。在MDS中,骨髓失去正常制造健康血细胞的能力。结果,人们可能会出现贫血、感染和出血问题。约30%的MDS患者最终会发展为急性髓系白血病,这是一种侵袭性强且常常致命的血液癌症。
多年来,科学家主要关注造血干细胞内部的突变来解释这些疾病的发展原因。然而,一个重要的问题仍未得到解答:这些细胞周围的环境是否也在帮助疾病发展?
为了调查这个问题,一个国际科学家团队对来自健康个体和MDS患者的骨髓样本进行了详细研究。该研究由欧洲分子生物学实验室和巴塞尔大学的Judith Zaugg与美因茨大学医学中心的Borhane Guezguez共同领导。
研究人员分析了在德国收集的骨髓样本,这些样本是作为一项研究老年人血液健康的大型项目的一部分。他们使用先进技术检查单个细胞,研究它们的基因和蛋白质,并确定不同类型细胞在骨髓内的确切位置。
这种方法使科学家能够创建迄今为止最详细的骨髓环境地图,展示了疾病发生前和发生过程中的变化。
研究结果出乎意料。研究人员发现,在疾病明显症状出现之前很久,骨髓内的正常支持细胞就已经开始发生变化。通常保护造血干细胞的健康辅助细胞逐渐被一种新的支持细胞所取代,这种新细胞强烈促进炎症。
这些改变的支持细胞产生大量炎症物质。它们还吸引某些免疫细胞,特别是对炎症反应强烈的特定类型T细胞。这些细胞共同创造了一个循环,使骨髓内的炎症持续活跃。
随着时间推移,这种持续的炎症破坏了健康血细胞的产生,并改变了骨髓本身的结构。最重要的是,它创造了有利于突变造血干细胞存活、生长并最终主导系统的条件。
有趣的是,研究人员几乎没有发现突变血细胞直接导致炎症的证据。相反,似乎是这些细胞周围的环境首先变得不健康。这种受损环境随后帮助促进了疾病的发展。
研究还表明,在MDS患者中,通常保持造血干细胞在骨髓内适当位置的重要信号不再正常工作。这可能有助于解释为什么骨髓逐渐衰竭,无法再产生健康的血细胞。
这些发现符合一个更广泛的科学概念,称为"炎症衰老"(inflammaging)。这一术语描述了衰老过程中发展出的低级别、慢性炎症,与包括癌症、心脏病和代谢紊乱在内的许多与年龄相关的疾病有关。
研究表明,骨髓不仅仅是制造血细胞的工厂。它似乎既是衰老相关炎症的受害者,也是该过程的积极参与者。
这些发现可能具有重要的医学意义。未来的治疗方法可能不仅专注于摧毁异常血细胞,还可能针对它们周围的不健康环境。
减少炎症或恢复健康骨髓结构的疗法可能会减缓甚至阻止从无症状CHIP向MDS和白血病等危险状况的进展。
这项研究也提醒我们,衰老以许多通常不可见的方式改变我们的身体。即使人们感觉健康,微观层面上可能正在进行无声的过程。通过了解这些隐藏的变化,医生可能最终能够更早地识别出处于风险中的人,并在严重疾病发展之前进行干预。
该研究发表在《自然通讯》杂志上。这些发现是理解衰老如何影响血液生产的重要一步,并可能为预防老年人中最严重的血液疾病打开新的可能性。
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