科學家發現一種能使骨質翻倍的新激素
加州大學舊金山分校和加州大學戴維斯分校的研究人員發現了一種名為”母體腦激素”(CCN3)的激素,它能在鈣流失的情況下保持哺乳期婦女的骨強度。這種荷爾蒙有可能治療骨質疏鬆症,並幫助不同族群癒合骨折。這項研究強調了讓女性受試者參與生物醫學研究以揭示特定性別生物過程的重要性。
加州大學舊金山分校和加州大學戴維斯分校的研究人員解開了一個長久以來的謎團,即母乳哺育的婦女如何在因分泌乳汁而流失鈣質的情況下仍能保持強健的骨骼。
一種新發現的荷爾蒙能讓哺乳婦女的骨骼保持強壯,這種荷爾蒙還能幫助骨折癒合並治療更多人群的骨質疏鬆症。加州大學舊金山分校和加州大學戴維斯分校的研究人員發現,在小鼠體內,被稱為母體腦激素(CCN3)的荷爾蒙能增加骨密度和強度。
他們的研究結果發表在《自然》(Nature)雜誌上,解決了一個長期存在的難題,即在母乳喂養期間,即使骨骼中的鈣被剝離以支持乳汁分泌,婦女的骨骼仍能保持相對強健。
新論文的資深作者、加州大學舊金山分校細胞分子藥理學教授霍利-英格拉哈姆(Holly Ingraham)博士說:”這些發現的一個顯著特點是,如果我們沒有對雌性小鼠進行研究(不幸的是,這是生物醫學研究的常態),那麼我們就可能完全錯過這一發現。
全世界有2 億多人患有骨質疏鬆症,這是一種嚴重的骨骼衰弱,可導致頻繁骨折。女性停經後罹患骨質疏鬆症的風險尤其高,因為性荷爾蒙雌激素水平下降,而雌激素通常能促進骨骼的形成。哺乳期的雌激素水平也很低,但這段時期骨質疏鬆症和骨折卻更少見,這表明促進骨骼生長的除了雌激素,還有其他因素。
英格拉哈姆的實驗室先前曾發現,在雌性小鼠體內,而不是雄性小鼠體內,阻斷大腦一小塊區域內特定神經元中的一種特殊雌激素受體,會導致骨量大幅增加。他們懷疑是血液中的一種荷爾蒙導致了超強的骨骼,但當時卻找不到這種荷爾蒙。
在這項新研究中,英格拉哈姆及其合作者對這種造骨激素進行了詳細的搜索,最終確定CCN3是導致雌性突變的因素。最初,研究小組對此結果感到驚訝,因為CCN3並不符合神經元分泌激素的典型特徵。
當他們在哺乳期雌性小鼠的同一腦區發現CCN3後,他們的疑慮消失了。如果這些特定神經元不產生CCN3,哺乳期雌性小鼠的骨質就會迅速流失,其嬰兒的體重也會開始下降,這證實了這種激素在哺乳期維持骨骼健康的重要性。基於這項發現,他們現在將CCN3稱為母體腦激素(MBH)。
當對年輕成年和老年雌性或雄性小鼠實施增加循環CCN3的策略時,它們的骨量和骨強度在數週內大幅增加。在一些完全缺乏雌激素或非常老年的雌性小鼠中,CCN3能使骨量增加一倍以上。
當英格拉漢姆的科學合作者、加州大學戴維斯分校的托馬斯-安布羅西博士對這些骨頭進行測試時,他對這些骨頭的強度感到驚訝。
他解釋說:”在某些情況下,高礦化度的骨骼並不是更好;它們可能更脆弱,實際上更容易斷裂。但當我們對這些骨骼進行測試時,發現它們比通常的骨骼要堅固得多。
安布羅西仔細觀察了骨骼中負責生成新骨的幹細胞,發現當這些細胞接觸CCN3時,它們更容易產生新的骨細胞。
為了測試這種荷爾蒙幫助骨骼癒合的能力,研究人員製作了一種水凝膠貼片,可以直接貼在骨折部位,在兩週內緩慢釋放CCN3。在老年小鼠身上,骨折通常癒合得不好。然而,CCN3貼片刺激了骨折部位新骨的形成,有助於骨折的年輕癒合。
Ambrosi說:”我們從未能透過任何其他策略實現這種礦化和癒合效果。很高興能繼續跟進,並將CCN3應用於其他問題,如軟骨再生。”
研究人員計劃今後就CCN3的分子機制、母乳餵養婦女體內的CCN3水平以及這種激素治療各種骨骼疾病的潛力開展研究。
第一作者之一、加州大學舊金山分校內分泌學部指導醫師兼科學家穆里爾-巴貝(Muriel Babey)博士熱切希望了解CCN3在臨床相關疾病中如何影響骨骼代謝。威廉-克勞斯(William Krause)博士是資深科學家,也是該計畫的共同負責人,他將與加州大學舊金山分校催化劑計畫合作,開始轉化這些新成果。
英格拉哈姆說:『骨質流失不僅發生在停經後的婦女身上,而且經常發生在服用某些荷爾蒙阻斷劑的乳癌倖存者身上;年輕、訓練有素的精英女運動員身上;以及髖部骨折後相對存活率比婦女低的老年男性身上。
編譯自/ ScitechDaily