來自哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（CUMC）的研究人員發(fā)現(xiàn)，骨骼通過骨源性的激素骨鈣素（osteocalcin），對于成年小鼠出生前大腦發(fā)育以及諸如學(xué)習、記憶、焦慮和抑郁等認知功能產(chǎn)生了強有力的影響。來自于這一小鼠研究的結(jié)果有可能促成預(yù)防和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新方法。相關(guān)研究發(fā)表在9月26日的《細胞》（Cell）雜志上。
“在早先的研究中，我們證實大腦是骨量增長的一個強大的抑制者。這一效應(yīng)如此強大，讓我們不禁提出了一個疑問，‘是否有骨信號回到大腦來限制這一負面影響？’‘如果是這樣的話，那么它利用了什么信號并且這些信號是如何發(fā)揮作用的？’”
“大腦通常被視作是一個可影響身體其他器官及部位的器官，但卻很少有人將它視為是一個接受來自其他地方，尤其是來自骨骼的信號的接收器，”研究的、哥倫比亞大學(xué)遺傳學(xué)與發(fā)育系主任Gerard Karsenty博士說。
Karsenty實驗室近期發(fā)現(xiàn)了一種由成骨細胞分泌的激素：骨鈣素。他懷疑這一激素有可能參與了這一從骨向腦發(fā)送的信號。早先的研究已經(jīng)證實，骨鈣素影響了如能量消耗、葡萄糖平衡和男性生育多種過程。“由于大多數(shù)的激素影響了廣泛的生理過程，因此假設(shè)骨鈣素的內(nèi)分泌功能比已知的更加廣泛，是合理的，”他說。
為了確定骨鈣素是否確實在大腦中發(fā)揮了作用，Karsenty和他的研究小組通過遺傳工程構(gòu)建出了無法生成骨鈣素的“無骨鈣素”小鼠并對其進行了研究。利用這些小鼠，他們明確證實了骨鈣素能夠跨越血腦屏障；結(jié)合到腦干、中腦和海馬（負責學(xué)習和記憶的大腦區(qū)域）中的神經(jīng)元上；促進了神經(jīng)元生成；提高了幾種神經(jīng)遞質(zhì)，包括5-羥色胺、多巴胺和兒茶酚胺的合成。他們還發(fā)現(xiàn)無骨鈣素小鼠的海馬異常的小。
隨后研究人員猜測，神經(jīng)遞質(zhì)合成的改變應(yīng)該改變了動物的行為。在一系列的行為測試中，他們證實無骨鈣素小鼠相比正常小鼠焦慮及抑郁樣行為增加，學(xué)習及記憶受損。
這些改變與在老齡化人群中看到的改變相似。Karsenty博士說：“隨著衰老，我們的骨量減少，骨鈣素的生成有可能也是如此。我們現(xiàn)正針對這一點展開研究。不難想象，提高骨鈣素水平或是刺激骨鈣素受體的治療，可能有助于對抗衰老及阿爾茨海默氏癥等衰老相關(guān)疾病對認知的影響。”
Karsenty博士說：“當將骨鈣素注入到成年無骨鈣素小鼠體內(nèi)時，它們的焦慮和抑郁減輕，但注入骨鈣素不會影響學(xué)習和記憶或是海馬的大小。這令人感到困惑，因此我們做了另外一個實驗：在出生后敲除骨鈣素。這些小鼠顯示焦慮和抑郁，但記憶和海馬結(jié)構(gòu)卻正常。兩項試驗的結(jié)果表明了，骨鈣素一定在發(fā)育過程中發(fā)揮了作用。”這促使他們開展了第二部分的研究。
在隨后的實驗中，研究人員證實骨鈣素通過胎盤從母親處進入胎兒體內(nèi)，這一母源骨鈣素庫是海馬形成和建立記憶的必要條件。zui后，他們證實，對妊娠期間的無骨鈣素雌鼠一天一次注射骨鈣素，可以防止它們的后代出現(xiàn)行為異常。
“這一研究結(jié)果可以解釋從孩子身上觀察到的一些效應(yīng)，正如無骨鈣素小鼠一樣，一些營養(yǎng)不良的母親生出的孩子具有*頻率形成代謝和精神疾病。營養(yǎng)不良降低了骨細胞的活性，因此營養(yǎng)不良母親的骨量低，影響了骨鈣素生出。這對于當今的發(fā)展中國家具有一點的臨床意義，在這些國家母親營養(yǎng)不良仍然常見，”Karsenty說。
但他也指出，與骨鈣素相關(guān)的治療仍然離我們有數(shù)年之遙。
