抗衰老的关键在于我们的骨骼吗?

20世纪90年代初,Gérard Karsenty是一位年轻的科学家,当他第一次偶然发现一项将改变我们对骨骼及其在我们身体中所扮演的角色的认识时,他正试图为自己正名。Karsenty对骨钙素产生了兴趣,骨钙素是骨骼中最丰富的蛋白质之一。他怀疑它在骨骼重塑中起着关键作用–我们的骨骼不断清除和创造新组织的过程–这使我们能够在童年和青春期成长,并从损伤中恢复。

为了研究这个问题,他进行了一个基因敲除实验,从小鼠身上去除负责骨钙素的基因。然而令他失望的是,他的突变小鼠似乎根本没有任何明显的骨骼缺陷。”对他来说,最初是完全失败的,”Karsenty的前同事Mathieu Ferron说,他现在是蒙特利尔IRCM研究骨生物学的研究实验室的负责人。”在那些日子里,在小鼠基因组中做修改是超级昂贵的。”

但随后Karsenty注意到了一些意想不到的事情。虽然它们的骨骼发育正常,但小鼠看起来既明显发胖,又有认知障碍。

Karsenty和他的团队花了一些时间才明白骨头中的一种蛋白质是如何影响这些功能的。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

近15年后,Karsenty将发表一系列具有里程碑意义的论文,这将彻底改变我们对骨骼和一般骨骼的看法。我们过去一直认为我们的骨骼主要是一种机械结构,其主要作用是作为身体其他部分的支撑结构。但我们的骨骼在很大程度上是活的器官,我们现在相信它在调节从记忆到食欲、肌肉健康、生育力、新陈代谢等一系列重要的身体过程中发挥着作用。

骨质疏松症的人体骨骼的电子显微照片
骨质疏松症的人体骨骼的电子显微照片

我们现在知道,骨骼通过产生自己的激素、在血液中循环的蛋白质,参与到一个信号网络中与其他器官沟通。Karsenty的小鼠最终让他意识到,骨钙素其实就是这样一种激素,了解它与调节这么多功能的联系,可能会对未来的公共健康干预产生影响。

骨骼可以产生一种影响新陈代谢甚至你的肝脏的激素的想法最初有点震惊,此后其他科学家也发现了骨骼也会产生新的激素。这为骨骼研究开辟了一个全新的领域。

随着年龄的增长,我们每个人都不可避免地失去了骨量。研究表明,人类的骨量在20多岁时达到顶峰;从那时起,骨量缓慢下降,最终可能导致身体虚弱和老年骨质疏松症等疾病。

在过去的十年里,新的发现表明,骨量的减少也可能与肌肉的衰弱有关–在医学术语中被称为 “肌肉减少症”–以及我们许多人随着年龄的增长而出现的记忆和认知问题。这似乎与血液中的骨钙素水平有关,通过其作为 “主调节器 “的作用,影响身体中的许多其他激素过程。

活跃的人往往比久坐的人随着年龄的增长认知能力下降较少

“骨钙素在肌肉中的作用是增加产生ATP的能力,ATP是让我们运动的燃料,”Karsenty说。”在大脑中,它调节大多数神经递质的分泌,这些神经递质是有记忆力的。人类的骨钙素的循环水平在中年左右会下降,这大约是这些生理功能,如记忆力和运动能力开始下降的时候。”

但耐人寻味的是,近年来,Karsenty进行了一系列实验,他表明,通过注射增加老年小鼠体内骨钙素的水平,实际上可以逆转许多与年龄有关的疾病。

骨钙素似乎能够逆转大脑和肌肉中的衰老表现,如果你给老老鼠注射骨钙素会恢复记忆,并将运动能力恢复到年轻老鼠的水平。这使得它从医学的角度来看具有潜在的极大吸引力。

科学家们还发现,对于人类来说,即使在我们衰老的时候,也能自然地维持血液中这种激素的水平,其中一个方法就是通过锻炼,这一点很直观,因为体育锻炼早已被认为具有抗衰老的作用。费伦希望这些发现可以用来支持有关在中年和晚年保持活跃的重要性的公共健康信息。

“如果你经常锻炼,那么它就会刺激你的骨骼制造更多的骨钙素,这将对肌肉和大脑产生这些有益的影响,”他说。”从流行病学研究中,我们知道那些非常活跃的人往往比久坐不动的人随着年龄的增长认知能力下降的程度要小。随着时间的推移,也许人们会更加意识到这种联系,并认为他们的骨骼健康与保持健康的其他方面一样重要。”

在这一领域正在进行的研究还表明,在青少年时期和成年早期多运动,可以在以后的生活中继续对骨骼和其他方面的健康产生保护作用。

利用骨激素开发新药

然而,骨钙素并不是唯一引起科学家注意的骨激素。在梅奥诊所,Sundeep Khosla一直在研究一种叫做DPP4的激素,这种激素由骨骼外层的细胞制造,似乎在骨骼如何调节血糖方面发挥着作用。

Khosla对这种激素特别感兴趣,因为药物denosumab–这是临床上给骨质疏松症患者开的处方,试图减缓骨质流失的速度–似乎对DPP4也有积极的影响。在今年早些时候发表的一项针对服用地诺单抗的骨质疏松症患者的研究中,他注意到那些同样患有糖尿病的患者的症状有所改善。

这表明,也许这种药物可以同时治疗骨质疏松症和糖尿病,研究人员现在希望对这些观察结果进行跟踪,并通过随机对照试验进行测试。

然而,骨钙素具有防止与年龄相关的衰退的许多方面的潜力,仍然是骨骼研究的主要课题。鉴于很多人忽视了有关运动的公共健康指南–2017年,英国心脏基金会报告称,英国约有2000万成年人活动不足–Karsenty正在研究一种人工增加血液中骨钙素水平的方法,甚至已经申请了利用它治疗认知障碍的专利。

这样的治疗方法将不同于目前旨在改善骨质疏松症骨健康的药物,因为它们只通过阻止骨质流失发挥作用。针对骨钙素的药物将旨在通过刺激骨质增生来实现更广泛的健康效益。

然而,仍有很多障碍需要克服。例如,简单地注射一种形式的骨钙素不太可能足以在人类中实现治疗效益。

这样的治疗往往成本较高,难度较大,因为蛋白质注射剂的半衰期并不长,实验室正在开发一种稳定的骨钙素形式,这样它就可以在体内停留更长的时间,但最好的解决方案是有某种小的药理分子,可以放在药片中,针对骨钙素的受体来刺激它的活性。

但Karsenty的发现也让科学家们思考了一个有些深奥的问题:骨骼当初是如何发展出产生骨钙素等激素的能力的?

科学家认为,答案就在人类进化史。进化已将骨钙素发展为一种生存激素,因为为了躲避捕食者,你需要你的骨骼能够向你的肌肉发出奔跑的信号,这是由骨钙素介导的。为了生存,你还需要记住哪里可以找到食物,或者一个小时前捕食者在哪里,这样的记忆过程是由骨钙素调节的。越来越多的人认为,它是作为一种帮助动物逃离危险的激素而进化的。

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