本文展示了骨骼干细胞 (SSC)内在老化在小鼠体内改变骨髓生态位中的信号并扭曲骨骼和血液谱系的分化，导致脆弱的骨骼再生不良。研究结果提供了对骨骼衰老基础的复杂、多因素机制的机械见解，并为使老化的骨骼系统恢复活力提供了前景。

衰老和疾病期间骨骼完整性的丧失与成骨细胞和破骨细胞的对抗作用不平衡有关。衰老的某些方面显然植根于细胞内在的改变，研究还发现衰老表型的发生和进展取决于细胞外在因素。脊椎动物无法逃脱衰老过程，这可能是由于再生干细胞及其支持性生态位环境随着年龄的增长而恶化。造血干细胞 (HSC)已经详细描述了干细胞衰老。尽管它们的丰度更高，但老年 HSC 在其发育输出方面存在偏差。由于 HSCs 通常存在于成人骨骼的骨髓壁龛中，HSCs 和造血系统的老化可能与骨骼老化有关。

与年龄相关的骨质流失与骨骼干细胞功能的改变相一致

在本篇文章中, Thomas H. Ambrosi等人以 SSC 为中心的分析提供了关于衰老如何在局部骨骼生态位水平发生以及它如何影响多器官生理衰老的全身方面的显着见解。

本文展示了骨骼干细胞 (SSC)内在老化在小鼠体内改变骨髓生态位中的信号并扭曲骨骼和血液谱系的分化，导致脆弱的骨骼再生不良。在功能上，老化的 SSC 具有降低的骨和软骨形成潜力，但会产生更多表达高水平促炎和促吸收细胞因子的基质谱系。单细胞 RNA 测序研究将功能丧失与老年小鼠 SSC 转录组多样性的减少联系起来，从而有助于骨髓生态位的转化。通过异时共生或用年轻的造血干细胞进行全身重建，暴露于年轻循环并没有逆转老年 SSC 减少的骨软骨形成活性，或改善老年小鼠的骨量或骨骼愈合参数。反过来，衰老的SSC 谱系促进了造血干细胞和祖细胞的破骨细胞活性和骨髓倾斜，表明 SSC 的老化是造血衰老的驱动因素。老年小鼠的骨再生缺陷只能通过对骨折局部应用 BMP2 和 CSF1 拮抗剂的组合治疗来恢复到年轻水平，这会重新激活老化的 SSC，同时消融炎症、促破骨细胞环境。

SSC 谱系导致造血谱系的年龄相关偏斜

在2个月大和 24个月大之间-老C57BL/6J 雄性小鼠中观察到骨骼结构和重塑的年龄依赖性下降，包括生长板的衰减、骨量减少和各种重塑参数的降低。与 2个月大的小鼠相比，从 24 个月大的小鼠中分离出的 SSC 和 BCSP 产生的集落更少、更小，并导致体外骨软骨生成能力显着降低。将衰老的 SSC 移植到年轻的 NSG 小鼠中并没有改善它们的骨骼生成潜力，这表明细胞自主变化是它们功能衰退的基础，并表明衰老的骨骼谱系产生增强骨吸收的因素，至少在免疫功能低下的小鼠富含对于单核细胞。

另外本文发现通过用 2 个月大和 24 个月大小鼠造血重建的 HSC 的年龄不影响骨量或再生。表明局部微环境，而不是血液传播因素，对与年龄相关的骨骼完整性变化具有更直接的影响。老化的 SSC 衍生基质直接导致造血系统与年龄相关的骨髓偏斜。细胞在衰老过程中具有有限的和基质转移的谱系潜力，这与观察到它们减少的骨软骨分化和体内小骨形成能力相对应。衰老的SSCs通过单核细胞和巨噬细胞趋化性增加相关的基因富集分子基础失去了它们的成骨潜能，同时也增加了它们与造血室的相互作用，最终可能促进增强的破骨细胞发生。

综上所述，本文研究结果揭示了骨骼衰老的多方面性质，其中多种类型的干细胞缺陷导致骨骼组织的整体功能下降和再生。其中全身性“炎症老化”的发展可能源于 SSC 活性的年龄相关变化。

参考文献： Aged skeletal stem cells generate an inflammatory degenerative niche. Nature. 2021 Aug 11. doi: 10.1038/s41586-021-03795-7.