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Cell:骨骼也是一种分泌器官

来源:生物谷 2007-08-13 09:12

   生物谷报道骨骼系统为人体八大系统之一,它能支撑体重,制造红白血细胞,贮存矿物质,以及帮助调控PH值。美国科学家最新研究表明,骨骼的作用远不仅此,它还能分泌一种称作骨钙素(osteocalcin)的蛋白来调节糖分和脂肪的吸收,从而意味着从此可将骨骼归为一种内分泌器官。相关论文发表在8月10日的《细胞》杂志上。

    实际上,科学家一直都在猜测骨骼系统与释放荷尔蒙的内分泌器官之间存在着联系。此次研究的领导者、美国哥伦比亚大学的遗传学家Gerard  Karsenty曾经发现,脂肪细胞能够通过释放激素瘦素(leptin)来影响造骨细胞的数量。考虑到人体反馈系统的作用,他和同事推测,骨骼是否也会释放自己的激素来调控脂肪的代谢呢?他们已经知道骨骼会分泌一种称为骨钙素的蛋白,它能帮助“打包”钙元素到骨骼里。但是激素的定义是产自一个器官并在其它器官里起作用,所以骨钙素似乎并不符合激素的定义。

    为了弄清这一问题,Karsenty和研究小组针对两组小鼠展开了实验,其中一组应用基因技术使其产生大量的骨钙素。当饲以正常的食物时,基因改造小鼠会表现出低于正常水平的血糖水平和高于正常水平的胰岛素水平,而且,对胰岛素的敏感性也增加了。另外,当饲以高脂肪的食物时,基因改造的小鼠体内积聚的脂肪要比正常小鼠的少,而当应用基因技术使得小鼠不再产生骨钙素时,即使饲以正常食物,该种小鼠也会产生Ⅱ型糖尿病。这个实验充分说明了,骨钙素由骨骼所产生,但它在其它器官里也起了作用,这符合了激素的定义。所以可以名正言顺地将骨骼称作一种内分泌器官。

    Karsenty表示,此次发现对于糖尿病的治疗具有重要的意义。他说,骨钙素具有三重功效,它能够提高胰岛素的水平,增进胰岛素的吸收,并且能够阻止脂肪的积累。这将有望为Ⅱ型糖尿病的患者带来希望。(科学网  梅进/编译)

原始出处:

Cell, Vol 130, 456-469, 10 August 2007

Article

Endocrine Regulation of Energy Metabolism by the Skeleton

Na Kyung Lee,1 Hideaki Sowa,1 Eiichi Hinoi,1 Mathieu Ferron,1 Jong Deok Ahn,3 Cyrille Confavreux,1 Romain Dacquin,4 Patrick J. Mee,5 Marc D. McKee,6 Dae Young Jung,7 Zhiyou Zhang,7 Jason K. Kim,7 Franck Mauvais-Jarvis,8 Patricia Ducy,2 and Gerard Karsenty1,

1 Department of Genetics & Development, College of Physicians and Surgeons, Columbia University, New York, NY 10032, USA
2 Department of Pathology, College of Physicians and Surgeons, Columbia University, New York, NY 10032, USA
3 CHO-A Biotechnology Research Institute, CHO-A Pharm. Co., Seoul 143-701, Korea
4 Ecole Normale Supérieure de Lyon, UMR5161, Laboratoire d'Endocrinologie Moléculaire et Différenciation Hématopoïétique et Osseuse, 69364 Lyon, France
5 Centre for Stem Cell Research, University of Cambridge, Cambridge CB2 1TN, United Kingdom
6 Faculty of Dentistry, and Department of Anatomy and Cell Biology, McGill University, Montreal, QC, Canada H3A 2B2
7 Department of Cellular & Molecular Physiology, Penn State Medical Center, Hershey, PA 17033
8 Department of Medicine, Northwestern University School of Medicine, Chicago, IL 60611, USA

Corresponding author
Gerard Karsenty
gk2172@columbia.edu

The regulation of bone remodeling by an adipocyte-derived hormone implies that bone may exert a feedback control of energy homeostasis. To test this hypothesis we looked for genes expressed in osteoblasts, encoding signaling molecules and affecting energy metabolism. We show here that mice lacking the protein tyrosine phosphatase OST-PTP are hypoglycemic and are protected from obesity and glucose intolerance because of an increase in β-cell proliferation, insulin secretion, and insulin sensitivity. In contrast, mice lacking the osteoblast-secreted molecule osteocalcin display decreased β-cell proliferation, glucose intolerance, and insulin resistance. Removing one Osteocalcin allele from OST-PTP-deficient mice corrects their metabolic phenotype. Ex vivo, osteocalcin can stimulate CyclinD1 and Insulin expression in β-cells and Adiponectin, an insulin-sensitizing adipokine, in adipocytes; in vivo osteocalcin can improve glucose tolerance. By revealing that the skeleton exerts an endocrine regulation of sugar homeostasis this study expands the biological importance of this organ and our understanding of energy metabolism.

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