Forschung über Knochen-abgeleitete Hormon, das könnte zu neue Behandlungen für Gedächtnisverlust, Depressionen

Forscher vom Columbia University Medical Center (CUMC) haben festgestellt, dass das Skelett, handelnd durch die Knochen-abgeleitete Hormon osteocalcin, übt einen starken Einfluss auf die pränatale Entwicklung des Gehirns und der kognitiven Funktionen wie lernen, Gedächtnis, Angst und depression in Erwachsenen Mäusen. Erkenntnisse aus dem Maus-Studie könnte neue Ansätze für die Prävention und Behandlung von neurologischen Störungen. Die Studie wurde heute veröffentlicht in der online-Ausgabe von Cell.

„Das Gehirn wird allgemein angesehen als ein organ, das beeinflusst andere Organe und Teile des Körpers, aber weniger Häufig als Empfänger von Signalen, die von anderswo kommen, zuletzt in den Knochen“, sagte Studienleiter Gerard Karsenty, MD, PhD, Paul A. Marks, Professor für Genetik und Entwicklung, professor Medizin und Stuhl der Abteilung von Genetik und von Entwicklung.

„In einer früheren Studie zeigten wir, dass das Gehirn ist ein leistungsfähiges inhibitor der Knochen-Masse-Ansammlung“, sagte er. „Dieser Effekt war so stark, dass es sofort die Frage aufgeworfen:“ Hat die Knochen-signal zurück an das Gehirn zur Begrenzung dieses negativen Einfluss?‘ ‚Wenn ja, welche Signale verwendet es und wie funktionieren Sie?'“

Dr. Karsenty Verdacht, dass osteocalcin, ein Hormon, das kürzlich abgeschlossen wurde, die von seinem Labor und abgesondert von Osteoblasten, die beteiligt sein könnten, die in solchen Knochen-zu-Gehirn-Signalisierung. Frühere Studien hatten bereits gezeigt, dass osteocalcin wirkt sich auf eine Vielzahl von Prozessen, wie Energieverbrauch, Glukose-Gleichgewicht, und die männliche Fruchtbarkeit. „Da die meisten Hormone beeinflussen eine Reihe von physiologischen Prozessen, war es vernünftig anzunehmen, dass die endokrinen Funktionen von osteocalcin waren noch breiter als das, was bereits bekannt war“, sagte er.

Um zu bestimmen, ob osteocalcin in der Tat eine Rolle spielen, im Gehirn, Dr. Karsenty und sein team untersuchten „osteocalcin-null-Mäuse (Mäuse, die genetisch so konstruiert, erzeugt keine osteocalcin). Mit diesen Mäusen konnten Sie zeigen eindeutig, dass osteocalcin kann über die Blut-Hirn-Schranke; bindet an Neuronen im Hirnstamm, mittelhirn und hippocampus (verantwortlich für lernen und Gedächtnis); fördert die Geburt von Neuronen; und erhöht die Synthese mehrerer Neurotransmitter, einschließlich serotonin, Dopamin und Katecholamin. Sie fanden auch, dass die osteocalcin-null-Mäusen hatte ungewöhnlich kleine hippocampi, einem Teil des Gehirns beteiligt in Erinnerung.

Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass die änderungen in der neurotransmitter-Synthese sollte alter der Tiere Verhalten. In einer Serie von Verhaltens-tests, bestätigten Sie, dass osteocalcin-null-Mäuse zeigen eine erhöhte Angst und depression-ähnliche Verhaltensweisen, wie auch die gestörte Lern-und gedächtnisprozesse, verglichen mit normalen Mäusen.

Diese änderungen sind ähnlich denen, die gesehen werden in der alternden Bevölkerung. „Als wir das Alter, die Knochen Masse abnimmt, und die Produktion von osteocalcin wohl auch so sieht“, sagte Dr. Karsenty. „Wir sind derzeit auf der Suche in diesem. Es ist nicht undenkbar, dass die Behandlungen, die Erhöhung der osteocalcin levels oder stimulieren osteocalcin-Rezeptoren könnten dabei helfen, gegen die die kognitiven Auswirkungen von Alterung und altersbedingten Krankheiten wie Alzheimer.“

Wenn Erwachsene osteocalcin-null-Mäuse waren durchdrungen von osteocalcin, Ihre Angst und Depressionen hat abnehmen, „aber die Infusionen nicht beeinflussen lernen und Gedächtnis oder die Größe des hippocampus,“ sagte Dr. Karsenty. „Das war verwirrend, so haben wir ein weiteres experiment-eine postnatale knockout von osteocalcin (ein genetisch verändertes Modell, in dem die Synthese von osteocalcin ist gesperrt nach der Geburt). Diese Mäuse wurden ängstlich und niedergeschlagen, aber hatte normales Gedächtnis und hippocampus-Struktur. Die unvermeidliche Schlussfolgerung der beiden Experimente war, dass osteocalcin handeln müssen während der Entwicklung.“ Dies führte zu dem zweiten Teil Ihrer Studie.

In weiteren versuchen zeigten die Forscher, dass osteocalcin kreuzt die Plazenta von der Mutter auf den Fötus und dass diese mütterliche pool von osteocalcin erforderlich ist für die Bildung des hippocampus und die Einrichtung des Speichers. Schließlich zeigten Sie, dass die einmal tägliche Injektionen von osteocalcin in der osteocalcin-null Mütter während der Schwangerschaft können verhindern, dass die Entwicklung von Verhaltens-Auffälligkeiten bei Ihren Nachkommen.

„Dieser Befund könnte erklären, einige der beobachteten Wirkungen bei Kindern geboren, von unterernährten Mütter, die sich entwickeln, mit einer ungewöhnlich hohen Frequenz, metabolische und psychiatrische Erkrankungen ebenso wie osteocalcin-null-Mäuse tun,“ sagte Dr. Karsenty. „Unterernährung sinkt die Aktivität der Knochenzellen; als ein Ergebnis, unterernährten Mütter haben niedrige Knochenmasse, die Auswirkungen auf die osteocalcin-Produktion. Dies hat klinische Relevanz auch heute noch in den Entwicklungsländern, wo die mütterliche Unterernährung ist immer noch verbreitet.“

Alle Therapien bezogen auf osteocalcin sind noch Jahre Weg, aber, fügte er hinzu.

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