«Мозг обычно рассматривается как орган, который влияет на другие органы и части тела, но менее часто как получатель сигналов, прибывающих откуда-либо, меньше всего, кости», сказал лидер исследования Джерард Карсенти, Мэриленд, доктор философии, профессор Пола А. Маркса Генетики и развития, преподавателя медицины и председателя Отдела Генетики и развития.«В более раннем исследовании мы показали, что мозг – сильный ингибитор наращивания массы кости», сказал он. «Этот эффект был так силен, что он немедленно поднял вопрос, ‘Кость сигнализирует назад к мозгу, чтобы ограничить это отрицательное влияние?’ ‘Если так, что сигналы это использует и как они работают?’»
Доктор Карсенти подозревал, что osteocalcin, гормон, недавно определенный его лабораторией и, спрятался остеобластами, мог бы быть вовлечен в такую передачу сигналов кости к мозгу. Более ранние исследования показали, что osteocalcin затрагивает множество процессов, таких как энергетические расходы, баланс глюкозы и мужское изобилие. «Так как большинство гормонов влияет на диапазон физиологических процессов, было разумно предположить, что эндокринные функции osteocalcin были еще более широкими, чем, что было уже известно», сказал он.Чтобы определить, играл ли osteocalcin действительно роль в мозгу, доктор Карсенти и его команда изучили «osteocalcin-пустых» мышей (мыши, которые были генетически спроектированы, чтобы не произвести любой osteocalcin).
Используя этих мышей, они смогли показать однозначно, что osteocalcin может пересечь гематоэнцефалический барьер; связывает с нейронами в стволе мозга, среднем мозге и гиппокампе (который ответственен за изучение и память); способствует рождению нейронов; и увеличивает синтез нескольких нейромедиаторов, включая серотонин, допамин и катехоламин. Они также нашли, что у osteocalcin-пустых мышей были неправильно маленькие гиппокампы, часть мозга, вовлеченного в память.
Исследователи тогда выдвинули гипотезу, что изменения в синтезе нейромедиатора должны изменить поведение животных. В ряде поведенческих тестов они подтвердили, что osteocalcin-пустая выставка мышей увеличила беспокойство и подобные депрессии поведения, а также ослабила изучение и память, по сравнению с нормальными мышами.Эти изменения подобны замеченным в стареющем населении. «Поскольку мы стареем, уменьшения массы кости, и производство osteocalcin, вероятно, делает, также», сказал доктор Карсенти. «Мы в настоящее время изучаем это. Весьма возможно, что лечение, которое повышает osteocalcin уровни или стимулирует osteocalcin рецепторы, могло помочь противостоять познавательным эффектам старения и связанных со старением болезней, таких как болезнь Альцгеймера».
Когда взрослым osteocalcin-пустым мышам придали с osteocalcin, их беспокойство и депрессия действительно уменьшались, «но вливания не затрагивали изучение и память или размер гиппокампа», сказал доктор Карсенти. «Это было озадачивающим, таким образом, мы сделали другой эксперимент – послеродовой нокаут osteocalcin (генетически спроектированная модель, в которой синтез osteocalcin заблокирован после рождения). Эти мыши беспокоились и подавлены, но имели нормальную память и структуру гиппокампа. Неизбежное заключение двух экспериментов состояло в том, что osteocalcin должен действовать во время развития».
Это привело к второй части их исследования.В последующих экспериментах исследователи показали, что osteocalcin пересекает плаценту от матери к зародышу и что этот материнский бассейн osteocalcin необходим для формирования гиппокампа и учреждения памяти. Наконец, они показали, что один раз в день инъекции osteocalcin в osteocalcin-пустых матерях во время беременности могли предотвратить развитие поведенческих отклонений в их потомках.«Это открытие могло объяснить некоторые эффекты, наблюдаемые в детях, родившихся от страдающих от недоедания матерей, которые развиваются с необычно высокой частотой, метаболические и психические расстройства, как osteocalcin-пустые мыши делают», сказал доктор Карсенти. «Недоедание уменьшает деятельность костных клеток; в результате у страдающих от недоедания матерей есть низкая масса кости, которая затрагивает osteocalcin производство.
У этого есть клиническая уместность даже сегодня в развивающихся странах, где материнское недоедание все еще распространено».Любые методы лечения, связанные с osteocalcin, являются все еще годами далеко, однако, добавил он.