哺乳动物母亲照顾他们的年轻人。为了用牛奶滋养新生儿,他们的身体从自己的骨骼中提取钙。
科学家们长期以来一直想知道为什么母亲的骨骼在预应力作用下不会崩溃。确信,由加州大学旧金山分校 (UCSF) 领导的美国研究人员认为,他们已经解开了谜团。
研究小组在雌性小鼠体内发现了一种全新的激素促进极其坚固和致密的骨骼的生长。
神经科学家将其命名为母脑激素(MBH),尽管它可以帮助所有年龄和性别的小鼠构建强壮健康的骨骼。
“这些发现的一个值得注意的事情是,如果我们没有研究雌性小鼠,不幸的是,这在生物医学研究中是常态,那么我们可能会完全错过这一发现,”说药理学家霍莉·英格拉汉姆 (Holly Ingraham) 是加州大学旧金山分校 (UCSF) 自己实验室的负责人。
“它强调了观察雄性和雌性动物整个生命周期对于充分了解生物学的重要性。”
如今,男性大脑已成为绝大多数大脑研究的焦点,并且只有2%已发表的神经影像学研究检查了激素因素,例如性类固醇。
雌激素是一种对大脑有广泛影响的骨骼性类固醇。虽然雌激素在一生中都会有所上升和下降,但绝经后雌激素的产生量会减少,这使得老年女性容易受到骨质疏松症的影响。
当一个人母乳喂养时,雌激素水平也会下降,这也会减缓骨骼的生长。与此同时,母亲的身体被水蛭或‘' 骨骼中的钙继续喂养新生儿,这应该会进一步使骨骼面临风险。
2019 年,英格拉汉姆在加州大学旧金山分校的实验室惊讶地发现寻找当雌性小鼠大脑特定部位的雌激素被阻断时,它实际上显着提高了动物的骨骼强度。
似乎其他一些造骨激素正在取代雌激素,现在研究人员已经找到了它。
垫子内脑激素(MBH)是一种称为 CCN3 的已知蛋白质。由大脑中称为“脑”的部分的神经元分泌弓状核,它在参与生殖和青春期。
在小鼠正常哺乳期间,随着雌激素的下降,这些神经元产生的 MBH 会激增。
实验室发现 MBH 可以刺激小鼠和人类骨组织中的干细胞活性。在所有年龄和性别的活体小鼠中,MBH 的增加促进了骨重塑并加速了骨折修复。
这对于雌性小鼠尤其重要。喂养一窝新生儿需要啮齿动物母亲的牺牲近30%她的骨密度。
尽管当哺乳停止和雌激素再次激增时,损失会恢复正常,母亲和她的幼崽会过得很糟糕没有 MBH 的抵消性质。在对活体小鼠进行的实验中,当人为抑制 MBH 的产生时,研究人员发现母亲损失的骨密度远高于正常水平,而幼崽的体重也迅速减轻。
相比之下,当研究人员向年轻的成年小鼠和老年小鼠(无论是雄性还是雌性)引入额外的MBH时,这些动物在几周内就表现出骨量和强度的巨大增加。
对于雌激素水平非常低的老年雌性小鼠,MBH 治疗使它们的骨量增加了一倍以上。
“在某些情况下,高度矿化的骨骼并不更好;它们可能会更脆弱,而且实际上更容易骨折,”说 加州大学戴维斯分校生物学家托马斯·安布罗西。
“但是当我们测试这些骨头时,结果发现它们比平常坚固得多。我们从未通过任何其他策略实现这种矿化和愈合效果。”
这也不是最后一个好消息。当研究人员将 MBH 包装成水凝胶贴片并将其直接贴在老年小鼠的骨折处时,它促进了骨折部位的骨骼生长。
现在需要进一步的研究来弄清楚这些结果如何转化为人类。母乳喂养时,人类的骨密度会暂时损失约 10%,明显低于小鼠。
“骨质流失不仅发生在绝经后女性身上,而且经常发生在服用某些激素阻滞剂的乳腺癌幸存者中;年轻的、训练有素的精英女运动员中;以及髋部骨折后相对存活率低于女性的老年男性中, ”解释英格拉汉姆.
“如果 [MBH] 能够在所有这些情况下增加骨量,那将是非常令人兴奋的。”
该研究发表于自然。