骨激素影响脑发展和认知

在怀孕期间，骨激素骨钙素是由母亲产生的;它穿过胎盘到达胎儿，在那里它促进海马体的形成和空间学习和记忆的发展。出生后，骨钙素穿过血脑屏障(BBB)，在大脑的不同区域发挥作用，包括海马体，它在那里导致大脑化学物质的变化，有助于防止焦虑和抑郁，并改善空间学习和记忆。

纽约（2013年9月26日） - 来自哥伦比亚大学医学中心（CUMC）的研究人员发现，通过骨源性激素骨钙素作用的骨骼，对学习的产前大脑发育和认知功能产生了强大的影响，成年小鼠的记忆，焦虑和抑郁。鼠标研究的发现可能导致新方法的预防和治疗神经系统障碍。该研究今天在线版发表细胞。

“大脑通常被视为影响其他器官和身体部位的器官，但由于来自其他地方的信号的接收者，至少是所有，骨骼的信号，”研究领导者杰拉德卡尔桑迪，MD，Phd，Paul A.标志着遗传学和发展教授，医学教授和遗传和发展部主席。

“在早期的研究中，我们表明大脑是一种强大的骨量应计抑制剂，”他说。“这种效果如此强大，它立即提出了这个问题，”骨头信号是否会回到大脑以限制这种负面影响？“'如果是的话，它使用的是什么信号以及它们如何工作？”

Karsenty博士涉嫌骨钙蛋白，最近由他的实验室鉴定的激素并被成骨细胞分泌，可能参与这种骨对脑信号传导。早期的研究表明，骨钙素影响各种过程，例如能量消耗，葡萄糖平衡和男性生育率。“由于大多数激素影响了一系列生理过程，因此可以合理地假设骨钙素的内分泌功能甚至比已知的更广泛，”他说。

为了确定骨钙素是否确实在大脑中发挥了作用，Karsenty博士和他的团队研究了“骨钙素 - 零”小鼠（已经转基因未产生任何骨钙素的小鼠）。使用这些小鼠，他们能够明确地显示骨癌可以穿过血脑屏障;与脑干，中脑和海马（负责学习和记忆负责）的神经元结合;促进神经元的诞生;并增加了几种神经递质的合成，包括血清素，多巴胺和儿茶酚胺。他们还发现，骨钙素 - 零小鼠具有异常小的海马，其中大脑的一部分参与记忆。

研究人员随后推测，神经递质合成的变化应该会改变动物的行为。在一系列行为测试中，他们证实，与正常小鼠相比，没有骨钙素的小鼠表现出更多的焦虑和类似抑郁的行为，以及学习和记忆受损。

这些变化与老龄化人口中看到的变化类似。“随着年龄的增长，骨质量减少，骨癌的生产可能也是如此，”克拉博士说。“我们目前正在调查这一点。不可能难以妨碍促进骨钙素水平或刺激骨科受体的治疗可以帮助反对衰老和衰老相关疾病如阿尔茨海默氏症的认知效果。“

当给没有骨钙素的成年小鼠注射骨钙素时，它们的焦虑和抑郁确实减少了，“但注射不会影响学习和记忆或海马体的大小，”Karsenty博士说。“这令人困惑，所以我们做了另一个实验——出生后骨钙素的敲除(一种基因工程模型，在该模型中，骨钙素的合成在出生后被阻断)。这些小鼠焦虑和抑郁，但记忆力和海马结构正常。两个实验得出的不可避免的结论是，骨钙素在发育过程中必须起作用。”这就引出了他们研究的第二部分。

在随后的实验中，研究人员发现骨钙素通过胎盘从母体传递给胎儿，而母体的骨钙素池对海马的形成和记忆的建立是必要的。最后，他们表明，在怀孕期间没有骨钙素的母亲中，每天注射一次骨钙素，可以防止其后代出现行为异常。

Karsenty博士说:“这一发现可以解释在营养不良的母亲所生的孩子身上观察到的一些影响，这些母亲所生的孩子就像没有骨钙素的老鼠一样，会出现异常高频率的代谢和精神疾病。”“营养不良会降低骨细胞的活性;因此，营养不良的母亲骨量低，影响骨钙素的产生。即使在今天，在孕产妇营养不良仍然普遍的发展中国家，这也具有临床意义。”

然而，他补充说，任何与骨钙素相关的治疗仍需数年时间。

这篇论文的标题是“母代和子代骨钙素库影响大脑发育和功能”。其他贡献者有Franck Oury (CUMC)， Lori Khrimian (CUMC)， Christine。A. Denny (CUMC)， Antoine Gardin(原CUMC)， Alexandre Chamouni (CUMC)， Nick Goeden(南加州大学洛杉矶分校)，yong -yu Huang (CUMC)， Hojoon Lee (CUMC)， Prashanth Srinivas (CUMC)， Xiao-Bing Gao(耶鲁大学医学院)，Shigetomo Suyama(耶鲁)，Thomas Langer (Sanofi Deutchland GMBH, Frankfurt am Main, Sanofi Deutchland GMBH, Frankfurt am Main)德国)，J. John Mann (CUMC)， Tamas。L. Horvath(耶鲁大学)和Alexandre Bonnin(南加州大学)。

哥伦比亚大学提出了与骨钙素有关的专利及其用于治疗各种条件。作者宣布没有财务或其他利益冲突。

该研究得到了NIA、NIDDK和NIAMS (5 P01 AG0329595 R01 AR045548），Sanofi Aventier，人类前沿科学计划，NIH导演的先锋奖，以及埃里森医疗基金会高级学者奖。

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