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研究发现:骨骼由于微生物和热量而更坚固!

2021-03-01作者:百欧博伟浏览次数:230  来源:北京百欧博伟生物技术有限公司

研究发现:骨骼由于微生物和热量而更坚固!


百欧博伟生物:骨质疏松症是一种与衰老有关的骨骼疾病,其特征是骨骼密度降低,骨骼的微结构退化和骨折风险增加。绝经后妇女的三分之一受到影响,这是一个重大的公共卫生问题。通过流行病学分析,实验室实验以及最新的宏基因组学和代谢组学工具,瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究小组观察到,暴露于较温暖的环境温度(34°C)可以增强骨骼强度,同时防止骨质疏松症典型的骨密度损失。此外,这种现象与热量触发的肠道菌群组成的变化有关,可以通过将生活在温暖环境中的小鼠的菌群移植到患有骨质疏松症的小鼠中来复制。确实,在移植之后,他们的骨头更结实,更致密。这些结果将在细胞代谢使人们有可能想象出有效且创新的干预措施来预防和治疗骨质疏松症。



许多生物学家都熟悉19世纪自然学家Joel Asaph Allen的艾伦法则,根据该法则,生活在温暖地区的动物的体表面积要比生活在寒冷环境中的动物大。实际上,较大的皮肤表面可以更好地排出体内热量。“在一项实验中,我们将新生小鼠置于34°C的温度下,以最大程度地降低与出生有关的热休克。我们发现它们的骨骼更长且更坚固,证实骨骼生长受到环境温度的影响,”解释说领导该研究的UNIGE医学学院细胞生理学和代谢系教授和糖尿病中心的Mirko Trajkovski教授。但是成年呢?


一致的流行病学数据


通过将几组成年小鼠放在温暖的环境中,科学家们观察到,虽然骨骼尺寸保持不变,但骨骼强度和密度却得到了很大的改善。然后,他们在模拟月经后骨质疏松症的卵巢切除术后,对小鼠重复了实验。克莱尔·谢瓦利尔(Claire Chevalier)说:“这种效果非常有趣。” “使我们的小鼠的生存环境变暖这一简单事实使它们免受骨质疏松症典型的骨质流失的影响!”


人类呢?该研究小组分析了与平均温度,纬度,钙消耗和维生素D水平相关的骨质疏松症发病率的全球流行病学数据。有趣的是,他们发现温度升高,髋部骨折越少(这是骨质疏松症的主要后果之一),而与其他因素无关。米尔科·特拉伊科夫斯基(Mirko Trajkovski)说:“我们发现地理纬度与髋部骨折之间存在明显的相关性,这意味着在北部国家,发病率高于南部国家。” “对诸如维生素D或钙之类已知物质的分析进行归一化并不能改变这种相关性。但是,当我们排除温度作为决定因素时,这种相关性就消失了。这并不是说钙或维生素D不会发挥作用。角色,单独或组合使用。但是,决定因素是热量或热量不足。”


微生物群如何适应


在专家菌群,日内瓦科学家希望了解其在这些代谢修饰作用。为此,他们将生活在34°环境中的小鼠的微生物群移植到骨质疏松小鼠中,其骨质迅速得到改善。米尔科·特拉伊科夫斯基(Mirko Trajkovski)表示:“这些发现可能暗示了艾伦法则的扩展,表明温暖的伸长无关效应,这主要是通过微生物群的改变,在成年期有利于骨密度和强度。”


得益于他们实验室中开发的最先进的宏基因组学工具,科学家随后成功地了解了微生物群的作用。当适应热时,它会导致多胺,参与衰老,尤其是骨骼健康的分子的合成和降解中断。“通过加热,多胺的合成增加,而降解减少。它们因此影响成骨细胞(形成骨骼的细胞)的活性,并减少破骨细胞(降解骨骼的细胞)的数量。随着年龄和更年期,破骨细胞和成骨细胞活性之间的精细平衡被破坏。” Claire Chevalier解释说。“但是,通过作用于多胺的热量,我们发现多胺受到微生物群的部分调节,


开发新疗法


微生物群对代谢的影响正在被更好地理解。但是,为了能够利用这些知识来制定治疗策略,科学家必须精确地确定特定细菌在特定疾病中的作用。在研究骨质疏松症的过程中,特拉伊科夫斯基教授的团队已经能够鉴定出某些重要细菌。“我们仍然需要完善我们的分析,但是我们相对短期的目标是确定候选细菌,并开发几种'细菌混合物'来治疗代谢和骨骼疾病,例如骨质疏松症,还可以提高胰岛素敏感性,例如,”作者得出结论。


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