揭示鍛煉誘導(dǎo)的鳶尾素促進骨骼重塑機制

鍛煉被吹捧為增強骨骼質(zhì)量，但是它究竟如何實現(xiàn)這一點是一個有爭議的問題。如今，在一項新的研究中，來自美國達(dá)納-法伯癌癥研究所和哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)鍛煉誘導(dǎo)的一種激素激活在小鼠骨骼重建中起著至關(guān)重要作用的細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年12月13日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Irisin Mediates Effects on Bone and Fat via αV Integrin Receptors”。

這些研究人員鑒定出這種稱為鳶尾素（irisin）的激素的受體---整合素αV，并且發(fā)現(xiàn)鳶尾素影響小鼠中的骨硬化蛋白（sclerostin），其中在人類中，骨硬化蛋白是骨骼結(jié)構(gòu)的一種主要的細(xì)胞調(diào)節(jié)因子。這項研究有可能讓人們在未來開發(fā)出新的骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis）治療方法。在全球，骨質(zhì)疏松癥每年導(dǎo)致890多萬例骨折。

論文通訊作者、達(dá)納-法伯癌癥研究所癌癥生物學(xué)家Bruce Spiegelman說，“這些結(jié)果有可能在代謝、肌肉骨骼生物學(xué)和鍛煉領(lǐng)域引發(fā)變革。我們證實鳶尾素直接作用于骨細(xì)胞（osteocyte），即骨組織中一種最為豐富的細(xì)胞類型。”

在小鼠和人類中耐力鍛煉導(dǎo)致骨骼肌分泌的鳶尾素與骨骼強化、卡路里燃燒和認(rèn)知改善有關(guān)。然而，它的存在曾經(jīng)一度引起爭議，而且它影響骨骼的機制是未知的。

哺乳動物的骨骼經(jīng)歷不斷的重塑。舊有的或受損的骨骼被新細(xì)胞替換，這一過程通常始于現(xiàn)有骨細(xì)胞的死亡或破裂。鍛煉---以及鳶尾素---都能激活骨硬化蛋白，其中骨硬化蛋白是當(dāng)給骨骼施加機械應(yīng)力時，由骨細(xì)胞分泌的一種骨骼破裂因子。

Spiegelman說，“間歇性骨骼破裂似乎被理解為一種增強和重塑骨骼的信號。關(guān)于這一點的概念驗證已經(jīng)存在，這是因為用于治療骨質(zhì)疏松癥的甲狀旁腺激素（PTH）也是一種骨骼破裂因子。”

人們已證實小劑量的鳶尾素能夠改善小鼠的骨密度和骨強度。為了進一步研究鳶尾素的作用，這些研究人員給小鼠注射了鳶尾素6天。這種注射讓血液中的骨硬化蛋白水平升高并增加這些小鼠的骨質(zhì)。此外，經(jīng)過基因改造后缺乏鳶尾素的小鼠不會患上骨質(zhì)疏松癥。

Spiegelman說，接下來的步驟將集中于優(yōu)化不同版本的鳶尾素和鳶尾素抗體，“因此我們可能能夠通過蛋白療法來控制它的效果。我們正在研究它對脂肪組織和神經(jīng)系統(tǒng)的影響”。

他說，鑒定出鳶尾素的分子受體是尋找對這種激素作出反應(yīng)的新型細(xì)胞和組織的重要一步。