这些迷幻的图像揭示了骨骼丰富多彩的内在生活。

深入了解胶原蛋白、钙、软骨等宇宙。
Osteoclast cells make way for new bone growth in a mouse femur.
破骨细胞(红色)为小鼠股骨的新骨生长让路。Paul R. Odgren 博士,马萨诸塞大学医学院/NIH
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2月,我们关注的是塑造我们、为我们输送氧气、并为我们在海边漫步提供动力的身体部位。坚固的骨骼。这些骨骼构件能激发好奇心,也能引起不同人群的恐惧——我们希望我们的故事,涵盖从手术、补充剂到老式的“用骨头”的方方面面,只会激发前者。一旦你彻底地用骨骼知识轰炸了你的大脑,不妨看看我们之前的主题月份:肌肉脂肪


不要以貌取“骨”。说真的。虽然你的骨骼从外面看起来可能光秃秃、白茫茫的,但实际上,它充满了各种细胞、组织和分子,你只能通过放大图像才能一窥究竟。研究人员使用显微镜和扫描仪来诊断各种骨骼疾病并开发治疗方法,但对于我们普通人来说,它们揭示了构成你核心(字面意义上的)的物质的绘画般的景象。以下是来自美国国立卫生研究院在线图库精选的六个脊椎动物骨骼的复杂底层元素的例子。

破骨细胞(上图)

骨骼周围常见的成分之一是破骨细胞,它们是超强的吸收器,当身体的钙水平过低时,它们会附着在硬化的表面上。然后,它们会吸收旧的软骨并将其回收用于形成新骨(这一作用由它们的对应物成骨细胞执行)。然而,有时这些细胞会过度活跃,剥离掉钙质完好的部分,导致骨质疏松症。这种可治疗的疾病每年在美国困扰着近 5300 万人。

Collagen fibers, which make up a quarter of the protein mass in an adult human
胶原纤维构成成人人体蛋白质量的四分之一。它存在于骨骼、肌腱和韧带中,是身体骨骼和肌肉之间重要的结缔组织。Tom Deerinck 和 Mark Ellisman,NCMIR/NIH

胶原蛋白

下次当你花高价购买胶原蛋白补充剂或面霜时,请记住你的身体就是它的金矿。这种蛋白质是骨骼、关节、牙齿和皮肤的底层成分;它的绳状质地因用途不同而有所差异。例如,它在皮肤中呈现放松的状态,而在骨骼中则形成更紧密的结构,为快速的身体运动提供抗拉强度。骨骼基质中高达 90% 的成分可以是胶原蛋白。

A CT scan depicts the density of the femurs of two young mice.
CT扫描显示两只幼年小鼠股骨的密度。右侧样本中一个基因的缺失导致骨骼更加多孔。美国国立关节炎与肌肉骨骼及皮肤疾病研究所 (NIAMS),皮肤生物学实验室,Maria I. Morasso 博士/NIH

胶原蛋白固然很好,但你知道骨骼更喜欢什么吗?矿物质。我们骨骼约 65% 由钙和磷组成,它们也自然地在我们血液中循环。在维生素 D(以及或许还有镁,这方面的科学研究尚不明确)的帮助下,这些元素协同作用形成新骨并加固现有骨骼——除非存在不平衡。那时它们会被吸收到身体的其他部位,导致结构变弱,容易断裂或磨损。

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所有血细胞都来自骨髓中的干细胞。这种(红色的)类型最近被发现,并正在研究用于膝关节重建手术。Timothy C. Wang 博士,哥伦比亚大学/

骨髓

啊,美妙的生命之源——骨髓。你最大的骨骼中间和末端的脂肪组织产生身体最好的“替补队员”:干细胞。不同类型的骨髓——好吧,只有两种——有不同的用途。红骨髓产生红细胞、白细胞和血小板,而黄骨髓则作为代谢系统的备用能源。然而,前者对于患有血液疾病的患者的移植至关重要

A fractured mouse bone shows healthy cartilage welling up with red blood cells as new bone forms in between.
一处骨折的小鼠骨骼显示健康的软骨(深蓝色)充满红细胞。新骨(绿色)在两者之间形成。Philipp Leucht 博士,纽约大学医学院/MIT

软骨

如果说你的骨骼是你身体里的 VIP,那么软骨就是安保人员。这种组织(比骨髓更具弹性和柔韧性)覆盖在关节的末端,例如髌骨和胫骨之间的关节,吸收冲击力并防止摩擦。但这只是它的一个用途。在婴儿时期,透明软骨(弹性较小)充当骨骼的替代品。他们的骨骼要到他们通过饮食收集和产生更多钙后才会开始硬化——这个过程总共可能需要 17 到 25 年。多吃点奶酪吧,妈妈!

 

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