感覺到冷別硬抗,小心骨骼受損!

環球科學 2020-09-21

  翻譯 | 盧大山

  審校 | 巢栩嘉

  骨質疏松(Osteoporosis)是一種與衰老相關的骨骼疾病,其特征包括骨密度降低、骨骼微結構損壞和骨折風險增加。約1/3的女性會在絕經后會患上骨質疏松,因此這是一個重大的公共健康問題。通過流行病學分析、實驗以及先進的宏基因組和代謝組學技術,瑞士日內瓦大學(UNIGE)的研究團隊發現,骨骼暴露在更溫暖的外界環境時,其強度會增加,骨密度增加,更不容易患骨質疏松。

  而這種現象產生的原因,與高溫能引發腸道菌群的組分變化有關。如果將生活在溫暖環境中的小鼠腸道菌群,移植給患有骨質疏松的小鼠時,它們的骨骼會變得更加強壯且緊密。這一項發表于《細胞·代謝》的結果,或能為預防和治療骨質疏松,提供了有效的新型干預方法。

  很多生物學家都了解“艾倫法則”。19世紀的博物學家Joel Asaph Allen提出:居住在溫暖地區的動物與在較冷環境中生存的動物相比,在相等體積下,有著更大的表面積。實際上,更大的皮膚表面有助于更好地散熱?!霸谝淮螌嶒炛?,我們把剛出生的小鼠置于34℃,將熱休克對其出生造成的影響降到最小。我們發現這些新生小鼠長出了更長、更強壯的骨骼,這說明骨骼生長受環境溫度的影響,”日內瓦大學醫學院糖尿病中心和細胞生理和代謝系的教授Mirko Trajkovski解釋道。但是,成年后又是怎樣呢?

  通過將一些成年小鼠置于溫暖的環境中,科學家發現它們的骨骼大小并沒有變化,但骨骼強度和密度得到了顯著的改善。然后,他們用切除卵巢的、具有骨質疏松的模型小鼠重復了實驗。論文的第一作者、Trajkovski實驗室的研究員Claire Chevalier說:“研究結果非常有趣,簡單地提高生活環境的溫度后,小鼠的骨質疏松就減輕了?!?/p>

  對人類來說也是如此嗎?該團隊分析了一組流行病學數據,關于全球的骨質疏松發病率與人們居住環境的平均氣溫、緯度、鈣攝入量以及維生素D水平的聯系。他們發現,不管有沒有其他因素,氣溫越高,髖部骨折的發生率越低——這是骨質疏松的一個主要后果。

  Mirko Trajkovski說:“我們發現地理緯度與髖部骨折明顯相關,也就意味著高緯度國家的發病率比溫度較高的低緯度國家更高。而考慮到維生素D或鈣之類等因素對疾病的影響時,并不影響這種相關性。然而,當我們把溫度這一決定性因素排除后,這種相關性就消失了。這并不是說,鈣或維生素D的單獨或聯合使用不會產生影響,只是決定性的因素還是溫度?!?/p>

  作為微生物領域的專家,這些日內瓦大學的研究人員想要了解腸道菌群在代謝調節中的作用。因此,他們把生活在 34°C環境的小鼠的菌群移植給患骨質疏松的小鼠,而后者的骨骼質量也迅速得到了改善。Mirko Trajkovski說:“這些發現或對艾倫法則進行了延伸,發現了溫度衍生的一些獨立效應,即能通過改變腸道菌群,在成年后能顯著改善骨骼的密度和強度?!?/p>

  他們通過自己研發的宏基因組工具,成功地理解了腸道菌群在這一過程中發揮的作用。一旦細菌適應了較高的溫度,它們合成和分解多胺分子的能力會受影響,這類分子會參與機體衰老過程,特別是在骨骼方面。Claire Chevalier說:“在熱量的作用下,細菌合成多胺的量增加,從而影響成骨細胞(制造骨骼的細胞)的活性,減少破骨細胞(降解骨骼的細胞)的數量。隨著衰老和更年期的到來,成骨細胞與破骨細胞之間的微妙平衡會被打破。而熱能通過影響一部分腸道細菌形成多胺,維持這兩種細胞之間的平衡?!币虼?,這些數據顯示暴露在溫暖環境中,可以作為一種預防骨質疏松的方法。

  這一項研究幫助我們更好地了解腸道菌群對代謝的影響。然而,為了將研究轉化為治療策略,科學家必須精確地鑒定某一種細菌對特定疾病的作用。在這項骨質疏松研究的背后,Trajkovski教授等人已經能鑒別出一些重要的細菌。作者總結道:“我們仍需改進我們的研究,在相對短期的目標是確定候選菌種,并研發一些“菌群雞尾酒”方法,來治療骨質疏松等代謝和骨骼疾病,或許還能用于提高人體對胰島素的敏感性等?!?/p>

責任編輯:王超

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