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首次发现肌肉产生的分子制造骨骼
发布时间: 2015-10-14     来源: 每日科学

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西奈山医院/西奈山医学院

摘要:

根据一项研究,由于锻炼而生成的骨骼肌可以产生最近发现的分子,该分子被证明可以增加骨量。虽然运动是一个众所周知的有利于新骨形成的刺激,但是仍不清楚肌肉与骨骼如何进行“会谈”,尽管他们近在咫尺。这一发现可能会提供一些线索来开始回答这个问题。

根据西奈山骨骼项目、西奈山伊坎医学院、意大利安科纳大学实验和临床医学系,以及意大利巴里大学基础医学、神经科学和感觉器官系研究人员的一项联合研究发现,由于锻炼而生成的骨骼肌可以产生最近发现的分子,该分子被证明可以增加骨量,同时该项研究在美国国家科学院(PNAS)论文在线发表。

虽然运动是一个众所周知的有利于新骨形成的刺激,但是仍不清楚肌肉与骨骼如何进行“会谈”,尽管他们近在咫尺。

“这是个新发现,并在实验室和临床过程中提供了证据,”西奈山伊坎医学学院结构和化学生物学教授和西奈山骨骼项目主任、医学博士、共同研究的主要作者蒙·扎伊迪说。“它首次表明,运动期间从肌肉中释放的分子可直接作用于长骨,以增加它们的强度,这些是在锻炼期间使用的骨头,同时也极有可能被损伤。”

在实验中,选择了年轻的雄性小白鼠进行鸢尾素注射,因为研究人员希望能够最好地看到这个年龄段的骨骼自然增长的发生。鸢尾素是一个被称为“肌细胞因子”的专门的蛋白质分子,来自于骨骼肌和身体脂肪的调节密切相关。在注射的小白鼠中,研究人员发现骨质量和强度的显著增加,特别是皮质骨,这是一种高密度和紧凑性的构成骨架约80%重量的骨组织。最近的肌肉分子标记试验表明,鸢尾素主要通过骨生长被调节。人体负责储钙的骨小梁或松质骨基本上没有受到影响。

这项研究表明鸢尾素是肌肉与骨骼通信的基础,并且通过大鼠成骨细胞直接刺激新骨合成可能转换众所周知的骨骼合成代谢活动。

该研究的意义深远。众所周知的是,体育锻炼以及它施加给骨骼的物理作用力,有利于代谢和骨骼健康。

减少身体活动的水平,例如前运动员,可导致骨质的渐进性丧失,并增加骨折的风险。停止使用,或者空间的失重,可以引起急性、快速和严重的骨质流失。例如,众所周知的宇航员骨质丢失的速度更年期女性的10倍,同时处于植物人状态或脊髓损伤的病人显示出脆性骨折的高风险。

根据该研究的作者,确定鸢尾素为锻炼期间负责肌肉骨骼联系的分子,可以引领肌肉萎缩症,随着年龄的增加可以观察到的肌肉重量的逐渐丧失,和骨质疏松症,一种让骨头变弱、脆和更容易断裂的疾病,未来治疗的发展。

“这些疾病经常一起出现,同时肌肉和骨质丧失是这个在老年人中常见的医疗问题,它们引起明显的残疾。理解肌肉和骨骼之间的这种分子联系让我们看到对待同一个对象来同时治疗与年龄相关的骨质和肌肉丧失的希望,”扎伊迪博士说。

资料来源:

上述文章转载自西奈山医院/西奈山医学院学院。注意:材料的内容和篇幅可能被编辑。

参考杂志:

Liu, Ping Lu, Loris Sartini, Mariasevera Di Comite, Giorgio Mori, Adriana Di Benedetto, Giacomina Brunetti, Tony Yuen, Li Sun, Janne E. Reseland, Silvia Colucci, Maria I. New, Mone Zaidi, Saverio Cinti, and Maria Grano. The myokine irisin increases cortical bone mass. PNAS, September 2015 DOI: 10.1073/pnas.1516622112

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