Eine Handvoll von Gehirnzellen, die tief in das Gehirn spielt möglicherweise eine überraschende Rolle bei der Kontrolle der Frauen auf die Knochendichte, entsprechend neuer Forschung von UC San Francisco und der UCLA-Wissenschaftler.
In einer Studie, veröffentlicht im Januar 11, 2019 in Nature Communications, die Forscher zeigten, dass die Blockierung eines bestimmten Satzes von Signalen, die von diesen Zellen bewirkt, dass Frauen (nicht aber Männer) Mäuse zu bauen, die außerordentlich starke Knochen und pflegen Sie bis ins hohe Alter, die Erhöhung erhofft sich neue Ansätze zur Verhinderung oder Behandlung von Osteoporose bei älteren Frauen.
„Unseren Mitarbeitern, die Studie der Knochen für ein Leben, sagte Sie hatte noch nie gesehen, Knochen diese stark“, sagte Studie leitende Autor Holly Ingraham, Ph. D. „Unser heutiges Verständnis, wie der Körper steuert das Knochenwachstum kann nicht erklären, was darauf hindeutet, können wir entdeckten einen völlig neuen Weg, der verwendet werden könnte, zur Verbesserung der Knochenfestigkeit bei älteren Frauen und andere mit zerbrechlichen Knochen.“
Mehr als 200 Millionen Menschen leiden weltweit an Osteoporose, einer Schwächung der Knochen an der Stelle, wo Stürze oder auch kleinere Belastungen wie bücken oder Husten auslösen können Frakturen. Bei gesunden Personen, Knochengewebe wird ständig recycelt—altes Knochengewebe wird abgebaut und durch neuen Knochen ersetzt. Wenn wir älter werden, wird dieser Zyklus kippt zu Gunsten der Verlust der Knochenmasse, wodurch die Knochen zunehmend porös und brüchig.
Frauen sind bei besonders hohen Risiko von Osteoporose nach der menopause (fast eine in drei Frauen nach der Menopause in den USA und Europa leiden an einer geschwächten Knochen) wegen des sinkenden Niveaus der Sexualhormone östrogen, die in der Regel fördert das Knochenwachstum.
Östrogen spielt viele Rollen in den Körper der Frau, besonders in der regulation der Reproduktion, sondern seine Funktion im Gehirn ist noch wenig verstanden. Die Ingraham lab hat lange versucht, zu verstehen, wie östrogen-Signalweg im Gehirn schlägt in den weiblichen Stoffwechsel in verschiedenen Phasen des Lebens, einschließlich, wie östrogen-sensitiven Neuronen in einer Hirnregion namens hypothalamus Gleichgewicht energetischen Anforderungen notwendig für das überleben oder die Fortpflanzung.
Ihre neue Studie, die begann, als Stephanie Correa, Ph. D., dann ein Ingraham lab Postdoc und jetzt assistant professor an der UCLA, gefunden, dass gentechnisch löschen der östrogen-rezeptor-protein in hypothalamischen Neuronen verursacht mutierten Tiere, um zu gewinnen ein wenig Gewicht und auch weniger aktiv. Correa erwartet, dass die Tiere hatte setzen auf extra-Fett oder gewonnene Muskelmasse, aber nicht die Differenz erklären. Um die Quelle zu finden der das zusätzliche Gewicht, Sie beschlossen, eine extra-sensible Labor-Technik, konnte auch zeigen änderungen in der Knochendichte. Zu Ihrer überraschung stellte Sie fest, dass Sie schwere Mäuse waren wirklich nur big-boned: die Tiere Knochenmasse erhöht hatte, um mehr als 800 Prozent.
„Ich war sofort beeindruckt von der Größe des Effekts. Die beiden Gruppen nicht überschneiden sich an alle, die ich noch nie gesehen hatte,“ Correa sagte. „Wir wussten sofort, es war ein Spiel-wechsler, und eine neue, aufregende Richtung mit möglichen Anwendungen für die Verbesserung der Gesundheit von Frauen.“
Die mutierten Tiere “ extra-dichten Knochen erwies sich auch als super-stark. Wenn Mitarbeiter wie UCSF Aaron Felder, Ph. D., assistant professor in der Abteilung der Orthopädischen Chirurgie, wurde die mechanische Festigkeit dieser Knochen zermalmen, seine Ausrüstung fast gescheitert, Ingraham sagt.
Nach Correa zog an der UCLA, Ingraham lab postdoctoral fellows Candice Herber, Ph. D., und William Krause, Ph. D., führte eine Reihe von Experimenten, die konzentrierte sich auf eine spezifische Bevölkerung von nur ein paar hundert östrogen-empfindlichen Zellen des Gehirns—die sich in einer region des hypothalamus genannt arcuate nucleus, die sich verantwortlich für diesen dramatischen Anstieg der Knochendichte. Die Autoren stellten die Hypothese, dass östrogen in der Regel signalisieren diese Neuronen zu shift die Energie Weg von Knochen-Wachstum, aber, dass das löschen der östrogen-Rezeptoren aufgehoben hatte, die Verschiebung.
Vor allem, sich mit bogenförmigen estrogen signaling in männlichen Mäusen schien keine Wirkung haben. „Die meisten Neurowissenschaftler begrenzen Studien zu männlichen Mäusen, und nur wenige studieren östrogen, was erklären mag, warum diese hatte Sie nie zuvor gesehen,“ sagte Ingraham. „Ich war schon immer daran interessiert, wie sich sex-Hormone machen männliche und weibliche Gehirne anders, und das ist ein wirklich wunderbares Beispiel dafür, wie dramatisch die Unterschiede sein können.“
Weitere Experimente zeigten, dass Ingraham und Correa die mutierten Tiere behielten Ihre verbesserte Knochendichte auch im hohen Alter. Normalen weiblichen Mäusen zu verlieren beginnen signifikante Knochen Masse von 20 Wochen alt, aber mutierte Tiere gepflegt erhöhten Knochenmasse auch in Ihrem zweiten Jahr des Lebens, durchaus ein Alter von Maus-standards.
Bemerkenswert ist, dass Herber und Krause waren auch umkehren können vorhandene Knochen-degeneration in einem experimentellen Modell der Osteoporose. Bei weiblichen Mäusen, hatte bereits verloren mehr als 70 Prozent Ihrer Knochendichte aufgrund experimentell abgesenkt Blut-östrogen, die Löschung der bogenförmige östrogen-Rezeptoren verursacht, die Knochendichte zu rebound von 50 Prozent in einer Angelegenheit von Wochen.
Diese Ergebnisse unterstreichen die entgegengesetzte Rolle von östrogen im Blut, wo es fördert die Knochen-Stabilität, und im hypothalamus, wo es scheint, zu zügeln, Knochenbildung, sagte Ingraham. „Wir vermuten, dass nach der Pubertät die östrogen-system in das weibliche Gehirn aktiv Verschiebungen von Ressourcen Weg von Knochen-Wachstum und hin zu Dingen wie Fortpflanzung, die könnte dazu beitragen, dass Frauen einem höheren Risiko von geschwächten Knochen, wie wir Altern.“
Die dramatischen Muster der verstärkten Knochenwachstum gesehen in der aktuellen Studie ist anders als alles, was in der wissenschaftlichen Literatur, sagen die Forscher, was darauf hindeutet, dass Correa die zufällige Entdeckung entdeckt eine völlig neuartige biologische Weg durch das Gehirn reguliert die Knochendichte. Ingraham und Kollegen untersuchen nun, wie genau dieses Gehirn-Knochen-Kommunikation geschieht, und ob Medikamente entwickelt werden könnten zur Steigerung der Knochenfestigkeit bei postmenopausalen Frauen, ohne die potenziell gefährlichen Auswirkungen von östrogen-Ersatz-Therapie.
„Dieser neue Weg ist sehr vielversprechend, weil es erlaubt, den Körper zu verlagern und die Knochenneubildung in den overdrive,“ Correa sagte.