根據(jù)加州大學(xué)舊金山分校和加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家的最新研究，大腦深處的一些腦細(xì)胞可能在控制女性骨密度方面起到驚人的作用。

在2019年1月11日發(fā)表在Nature Communications上的一項(xiàng)研究中，研究人員表明阻斷來自這些細(xì)胞的一組特定信號(hào)導(dǎo)致雌性(但不是雄性)小鼠建立異常強(qiáng)壯的骨骼并使它們保持老年，這增加了對(duì)新方法的希望。預(yù)防或治療老年婦女的骨質(zhì)疏松癥。

研究資深作者Holly Ingraham博士說：“我們以骨骼為生的合作者表示，他們從來沒有見過這么強(qiáng)壯的骨頭。” “我們目前對(duì)身體如何控制骨骼生長的理解無法解釋這一點(diǎn)，這表明我們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種全新的途徑，可用于改善老年婦女和骨骼脆弱的其他人的骨骼強(qiáng)度。”

全世界有超過2億人患有骨質(zhì)疏松癥，骨骼減弱到跌倒或甚至彎腰或咳嗽等輕微壓力都會(huì)引發(fā)骨折。在健康的個(gè)體中，骨組織不斷被回收 - 舊骨組織被分解并被新骨替代。隨著年齡的增長，這個(gè)周期傾向于骨質(zhì)流失，導(dǎo)致我們的骨骼變得越來越多孔和脆弱。

絕經(jīng)后女性患骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險(xiǎn)特別高(美國和歐洲近三分之一的女性患骨骼功能減弱)，因?yàn)樾约に卮萍に厮较陆担ǔ?huì)促進(jìn)骨骼生長。

雌激素在女性體內(nèi)起著很多作用，特別是在生殖調(diào)節(jié)中，但它在大腦中的功能仍然知之甚少。Ingraham實(shí)驗(yàn)室長期以來一直試圖了解雌激素在大腦中的信號(hào)如何影響不同生命階段的女性新陳代謝，包括大腦區(qū)域中雌激素敏感的神經(jīng)元如何稱為下丘腦平衡生存或繁殖所需的能量需求。

他們的新研究始于當(dāng)時(shí)的Ingraham實(shí)驗(yàn)室博士后研究員，現(xiàn)在是加州大學(xué)洛杉磯分校的助理教授，Stephanie Correa博士發(fā)現(xiàn)遺傳性地刪除了下丘腦神經(jīng)元中的雌激素受體蛋白，導(dǎo)致突變動(dòng)物體重增加，并且變得不那么活躍。Correa有望發(fā)現(xiàn)這些動(dòng)物已經(jīng)增加了額外的脂肪或獲得了瘦肌肉，但這些并沒有解釋這些差異。為了找到額外體重的來源，她決定使用一種特別敏感的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，這種技術(shù)也可以揭示骨密度的變化。令她驚訝的是，她發(fā)現(xiàn)她的重型老鼠真的只是大骨頭：動(dòng)物的骨量增加了800%。

“我立刻被影響的大小所震驚。兩組根本沒有重疊，這是我從未見過的，”科雷亞說。“我們馬上知道這是一個(gè)改變游戲規(guī)則的方向，也是一個(gè)新的，令人興奮的方向，可能會(huì)改善女性的健康狀況。”

突變動(dòng)物的超密骨也被證明是超強(qiáng)的。Ingraham說，當(dāng)UCSF的骨科外科助理教授Aaron Fields博士等合作者通過粉碎這些骨頭來測(cè)試這些骨骼的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，他的設(shè)備幾乎失敗了。

在Correa搬到加州大學(xué)洛杉磯分校后，Ingraham實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Candice Herber博士和William Krause博士帶頭進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)專注于僅有幾百個(gè)雌激素敏感的腦細(xì)胞 - 位于下丘腦稱為弓狀核 - 這似乎是造成骨密度急劇增加的原因。作者假設(shè)雌激素必須通常發(fā)出信號(hào)通知這些神經(jīng)元能夠使能量遠(yuǎn)離骨骼生長，但是刪除雌激素受體已經(jīng)逆轉(zhuǎn)了這種轉(zhuǎn)變。

值得注意的是，干擾雄性小鼠中的弓狀雌激素信號(hào)傳導(dǎo)似乎沒有效果。“大多數(shù)神經(jīng)科學(xué)家限制對(duì)雄性小鼠的研究，很少研究雌激素，這可能解釋了為什么以前從未見過這種情況，”Ingraham說。“我一直對(duì)性激素如何使男性和女性的大腦不同感興趣，這是這些差異有多么戲劇性的一個(gè)非常好的例子。”

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，Ingraham和Correa的突變動(dòng)物在老年時(shí)期保持了增強(qiáng)的骨密度。正常的雌性小鼠在20周齡時(shí)開始失去顯著的骨量，但突變體動(dòng)物通過小鼠標(biāo)準(zhǔn)將骨量維持在其生命的第二年，相當(dāng)老化。

值得注意的是，Herber和Krause甚至能夠在骨質(zhì)疏松癥的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭心孓D(zhuǎn)現(xiàn)有的骨質(zhì)變性。由于實(shí)驗(yàn)性降低血液雌激素，已經(jīng)失去超過70%骨密度的雌性小鼠，弓狀雌激素受體的缺失導(dǎo)致骨密度在幾周內(nèi)反彈50%。

Ingraham說，這些結(jié)果突出了雌激素在血液中發(fā)揮的相反作用，促進(jìn)骨骼穩(wěn)定，在下丘腦，它似乎可以抑制骨骼形成。“我們假設(shè)，在青春期后，女性大腦中的雌激素系統(tǒng)會(huì)積極地將資源從骨骼生長轉(zhuǎn)移到生殖等方面，這可能會(huì)導(dǎo)致女性隨著年齡的增長而骨骼衰弱的風(fēng)險(xiǎn)增加。”

研究人員表示，目前研究中看到的增強(qiáng)骨骼生長的戲劇性模式不同于科學(xué)文獻(xiàn)中的任何內(nèi)容，這表明Correa的偶然發(fā)現(xiàn)可能揭示了一種全新的生物學(xué)途徑，大腦通過該途徑調(diào)節(jié)骨密度。Ingraham及其同事正在研究這種腦 - 骨通訊是如何發(fā)生的，以及是否可以開發(fā)藥物來增強(qiáng)絕經(jīng)后婦女的骨強(qiáng)度而不會(huì)對(duì)雌激素替代療法產(chǎn)生潛在的危險(xiǎn)影響。

“這條新途徑具有很大的希望，因?yàn)樗梢宰屔眢w將新的骨骼形成轉(zhuǎn)變?yōu)槌贍顟B(tài)，”科雷亞說。

“我對(duì)這個(gè)結(jié)果充滿了看法，”英格拉哈姆補(bǔ)充道。“如果我們的下一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，大腦會(huì)釋放一種能夠促進(jìn)骨骼生長的新型循環(huán)因子，那么我們就有可能開發(fā)出一種可以抵抗骨質(zhì)疏松癥的藥物。”