骨骼是人體的重要器官，其功能包括支撐、保護、運動和內分泌代謝等。隨著年齡的增長，人體對鈣吸收的下降，造成了骨質疏松，而雌激素分泌的減少，也被認為是造成骨質疏松的重要原因。

然而，近年來的研究表明，大腦對骨骼代謝起著重要調控作用，但這一過程中內分泌激素的作用及其背后的神經機制并不明確。

(資料圖片僅供參考)

北京時間4月20日晚，中國科學院深圳先進技術研究院（下稱“深圳先進院”）腦認知與腦疾病研究所楊帆團隊的最新研究成果發表于《神經元》。研發團隊歷時6年，首次揭示了大腦中樞神經中特定腦區——穹窿下器官（subfornical organ, SFO），通過調節甲狀旁腺素，來干預骨代謝的神經機制。

論文上線截圖。

該研究中，深圳先進院研究員楊帆、深圳理工大學(籌)教授呂維加為共同通訊作者，課題組張路博士與劉念博士為論文共同第一作者。深圳先進院為第一單位。

發現調控骨代謝的重要腦區

甲狀旁腺是人體的分泌腺之一，其分泌的甲狀旁腺素(parathyroid hormone，PTH)對調節人體內鈣磷平衡以及骨的代謝和生成發揮著關鍵的調控作用。PTH分泌異常容易引起骨質疏松、高鈣血癥、情緒異常等疾病。

在前期的研究中，楊帆團隊發現大腦中樞神經環路可以直接調節外周交感神經，進而干預骨骼代謝和功能。但哺乳動物中，中樞神經系統如何感受并調節PTH分泌，進而影響骨代謝重塑過程的生物學機制尚不明確。

對此，在該研究中，研發團隊首先對甲狀旁腺與中樞神經系統的解剖學及功能性連接做出了深入解析。

研究團隊首先發現，通過外周注射生物素標記的PTH可以與大腦中的一個特定腦區——穹窿下器官（SFO）結合，并激活SFO神經元的活動。

“在大腦中，有一些血管豐富而缺乏健全血腦屏障的腦區，SFO腦區便是其中之一，其神經元可以與血液直接進行物質交換，因此這一特定腦區可以直接感受PTH的變化?！闭撐耐ㄓ嵶髡邨罘忉尩?。

研究團隊進一步地發現，運用化學遺傳學的方法激活大腦特定腦區SFO中的GABA能神經元和Glut能神經元，會分別造成PTH激素降低或升高，進而造成骨密度的減少或增加。

“特異性激活SFO下游的PVN腦區可以使PTH升高，而激活SFO中GABA能神經元到PVN的投射環路則可以抑制外周PTH水平，同時使外周骨松質密度降低?！闭撐牡谝蛔髡邚埪繁硎尽?/p>

此外，甲狀旁腺內交感神經末梢缺失可以導致外周PTH水平降低，并對血液中鈣刺激響應發生改變，這表明外周神經末梢功能對外周PTH水平調節也非常必要。

深圳先進院楊帆團隊合影。（科研團隊供圖）

為骨質疏松治療研究提供新思路

近年來，中樞神經調控骨代謝是骨科學領域的重點研究方向，理解大腦調控骨代謝的神經機制，對于深入解析骨質疏松的發生機制，探索治療或干預手段都有著重要意義。

南方醫科大學基礎醫學院院長、廣東省骨與關節退行性疾病重點實驗室主任白曉春評價:“該研究拓展了對甲狀旁腺激素促進骨生成的系統性認識，為臨床上從神經角度精準調控甲狀旁腺激素干預骨質疏松提供了理論支撐。”

多年來，楊帆團隊聚焦中樞神經調控骨代謝的機制研究，成功解析了慢性壓力應激引發焦慮及骨丟失的神經機制，以及光遺傳學調控甲狀旁腺素分泌干預骨丟失。

此次，楊帆團隊首次發現了大腦中特定腦區SFO在精確調節外周甲旁腺素分泌發揮重要作用，進一步完善了大腦-內分泌-骨骼系統互作調控的學術理論體系。

論文的第一作者張路分析說:“SFO腦區中松散的血腦屏障結構賦予了它多種感知外周體液激素的能力，我們預計大腦中其他室周圍器官也可能在機體內感受過程中發揮重要作用?！?/p>

楊帆說:“當我們談論到大腦中樞神經與骨代謝之間的聯系時，以往的研究通常集中在骨骼周圍的傳入和傳出神經纖維上。現在我們發現，通過甲狀旁腺等內分泌系統發出的化學信號，在大腦和骨骼的‘對話’中也起著重要作用。”

這表明，該研究有望為精準調控中樞神經以干預內分泌激素水平提供一種新策略，為深入理解機體維持骨穩態的機理、探索骨質疏松治療策略提供了新的研究思路。

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責任編輯：Rex_21