Bone Research：骨骼内分泌对全身动态平衡的调节
来源：生物谷 2021-06-02 13:45
2021年6月1日讯/生物谷/BIOON/---德国德累斯顿理工大学研究者在Bone Research杂志上发表了题为"Skeletal endocrinology： where evolutionary advantage meets disease"的综述性文章。骨骼对全身动态平衡的调节是由其分泌内分泌信号分子的能力介导的。尽管骨源性激素具有几种适应性益
2021年6月1日讯/生物谷/BIOON/---德国德累斯顿理工大学研究者在Bone Research杂志上发表了题为"Skeletal endocrinology： where evolutionary advantage meets disease"的综述性文章。骨骼对全身动态平衡的调节是由其分泌内分泌信号分子的能力介导的。尽管骨源性激素具有几种适应性益处，但它们的生理功能也涉及权衡取舍，从而最终导致疾病。在这篇手稿中，作者从进化的角度讨论了两种研究最深入的骨骼介质，成纤维细胞生长因子23和骨钙素的起源和功能。此外，作者提供了一个理论框架，试图解释这两种激素在羊水生理中的广泛参与，以及它们促进疾病发展和进展的潜力。最后，作者总结了这一蓬勃发展领域中尚未解决的问题和潜在的未来研究。
图片来源：https：//doi.org/10.1038/s41413-021-00149-x
5.4亿多年前，地球上的生命在相对较短的时间内(即大约2000万年)发生了戏剧性的变化，这就是我们所说的寒武纪大爆发。这个时代的特点是出现了多种具有独特特征的新物种，如骨骼，而骨骼状、形体和稳定结构的进化甚至更早。虽然推动寒武纪大爆炸的过程仍然不完全清楚，但对于我们今天所知的骨骼的出现，有几种可能的解释。一些非脊椎动物(主要是节肢动物)发育出由碳酸钙(CaCO3)组成的外壳(外骨骼)，碳酸钙沉淀物嵌入角质层几丁质-节肢蛋白基质中，事实证明，这对抵御捕食者造成的外部创伤是有益的。此外，这些结构为肌肉系统提供了插入点，从而能够有针对性地微调运动。此外，这种外骨骼的屏蔽状特性可能通过降低宿主持续的淡水暴露来帮助渗透调节。因此，外骨骼提供了一个重要的生存优势，并导致了更大的有机体的发展。然而，它们的僵硬也在一定程度上限制了增长(几厘米，极少数例外)，并在一定程度上限制了行动能力。
另一方面，脊椎动物内骨骼的进化是内骨骼系统发展的重要一步，因为它依赖羟基磷灰石(Ca5[OH(PO4)3])作为主要的无机构件，这赋予了几个可能的优势。除了前述的运动功能外，脊椎动物的内骨骼还能保护脆弱的中枢神经系统，随后还能保护肺脏和心脏等内部器官。同样，以羟基磷灰石为基础的脊椎动物内骨骼产生了现代骨骼的另一个主要功能，即参与矿物质动态平衡的调节。事实上，脊椎动物的内骨骼是钙和磷的丰富储藏库。值得注意的是，由于磷酸盐(PI)在能量代谢中的核心作用(即ATP的高能焦磷酸键)，所有的细胞过程(因此，生命)最终都依赖于磷酸盐(PI)。因此，基于羟基磷灰石的内骨骼提供了产生能量的最基本的构件，这对于脊椎动物中的高能量需求的动物尤其重要。
羟基磷灰石优势的另一个潜在原因可能在于其更强的耐酸性。脊椎动物通常表现出爆发活动期(例如，狩猎)，利用厌氧糖酵解来满足宿主的能量需求。然而，这种代谢程序产生乳酸作为最终产物，并可能引起细胞外pH的降低。因此，与碳酸钙相比，羟基磷灰石具有更高的耐酸碱性，这将使骨骼更不容易发生骨骼分离，从而反映出一种适应性特征。最后，一种适合于与陆地生命并行的机械负荷急剧增强的骨骼装置也使更大物种的进化成为可能。
FGF23的动态平衡功能
图片来源：https：//doi.org/10.1038/s41413-021-00149-x
骨骼产生的内分泌介质的发现不仅彻底改变了我们对骨生物学的认识，也改变了我们对内分泌学本身的认识。几十年来，教科书和科学出版物一直假设内分泌轴的经典概念是由下丘脑、垂体和内分泌腺组成的。显然，骨骼在一个器官中集成了所有这三种功能，即感觉(磷酸盐稳态)、向向性(OCN刺激睾酮合成)和腺效应功能(FGF23下调NAPI)。
随着博罗苏单抗成为FDA批准的第一个抗FGF23抗体，骨骼内分泌的临床翻译研究也越来越受到重视。尽管博罗苏单抗目前仅限于X-连锁高磷血症，但未来的研究可能会解决这样一个关键问题：药理阻断FGF23是否对CKD或心力衰竭等高发疾病产生有益效果。对于OCN，需要更多的工作来全面描述它在人类中的功能，以便利用它们用于治疗目的。最终，以GPRC6A-OCN轴为靶点有望缓解胰岛素抵抗、行动不便或性腺机能减退等疾病，所有这些都会在我们老龄化的社会带来巨大的医疗负担。
因此，骨骼内分泌研究的下一个篇章才刚刚开始，新的发现肯定会继续启发这一令人兴奋的科学领域。（生物谷 Bioon.com）
参考资料
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