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一种名为TNP(2,4,6 -三硝基酚,也叫苦味酸),能在小鼠中逆转糖尿病和肥胖的药物可能会带来意想不到的好处:强化骨骼。化合物实验表明,在小鼠体内,这种疗法可以促进新骨的形成。这与目前广泛使用的许多糖尿病药物形成了鲜明的对比。如果TNP(苦味酸)对人体有类似的影响,那它甚至可能在骨折后刺激骨骼生长,或预防由于年龄增长产生的骨质疏松。

随着越来越多的病人成功地通过利用胰岛素敏感性的药物治疗糖尿病,医生和研究人员发现了一个严重的问题:药物似乎减少了产生骨骼的细胞活性,使病人容易骨折和骨质疏松。

Morrison说,“数以百万计的人患有骨质疏松症(不管有或没有糖尿病),而这并不是我们能治愈的。”他是达拉斯德克萨斯大学西南分校的干细胞研究员。“我们需要新的促进骨骼形成的药物。”

Morrison和他的同事们已经证明,高脂肪饮食会使小鼠的骨骼产生更多的脂肪和更少的骨骼。这种饮食增加了瘦蛋白激素水平——一种在大脑中显示出饱腹感信号的脂肪细胞产生的激素——在骨髓而不是在骨细胞中促进了脂肪细胞的生长。这表明营养对骨髓中骨骼和脂肪的平衡有直接影响。

在阅读了 Morrison的研究之后,位于佛罗里达朱庇特的斯克里普斯研究所的干细胞研究员Boregowda利用转基因小鼠进行验证,这些小鼠在吃了高脂肪食物后,不会增加身体脂肪,也不会患上糖尿病。他和他的老板——干细胞研究者Phinney想知道,这些小鼠是否也受到了高脂肪饮食引起的骨髓促进发胖的现象。

他们联系了Chakraborty,一位分子生物学家,当时正在斯克里普斯的大厅里研究转基因小鼠。这种动物缺乏一种叫做肌醇六磷酸激酶1(IP6K1)基因,这种酶在脂肪积累和胰岛素敏感性中起着重要作用。科学家们怀疑这种失去的酶可能会影响动物的间充质干细胞(MSCs)——这些干细胞在骨髓中发现,它们能够发育成骨骼细胞和组成骨骼的脂肪细胞。如果太多的脂肪细胞发育,它们就会取代骨细胞,削弱骨骼发育。

研究人员将转基因和正常的小鼠喂食了8周的高脂肪食物。研究小组上个月在干细胞研究中发现,不仅转基因小鼠的脂肪细胞比正常小鼠的数量要少,而且它们的骨细胞的产量要比正常小鼠高。

然后,科学家们开始研究是否可以使用药物在正常小鼠身上达到同样的效果。在8周的时间里,他们给正常的小鼠喂食高脂肪的食物,并每天给它们注射TNP(苦味酸),一种众所周知的IP6K1抑制剂,或者是安慰剂。当他们分析这些动物的骨骼和骨髓时,他们发现接受TNP(苦味酸)的小鼠有更多的骨细胞,更少的脂肪细胞,整体骨骼面积更大。IP6K1抑制剂显然保护小鼠免受高脂肪饮食的有害影响。

这项研究“提供了一个令人惊讶的结果,即目前正在探索的一种新的治疗方法,以降低胰岛素抵抗,而不减少小鼠骨骼的形成,”位于坦普尔的德克萨斯A&M医学院的干细胞研究员 Prockop说,他没有参与这项研究。

研究人员还需要弄清楚如何将TNP(苦味酸)的作用仅仅传递给MSCs,而不是整个身体,因为它有时会与IP6K1一起阻止其他酶的活性。Boregowda说,对患有糖尿病和肥胖症的患者来说,抑制IP6K1是一个很有前途的目标。他说,他和他的同事们现在热衷于在广泛的骨相关疾病中测试这种发现。Boregowda认为,它甚至可能有助于治疗骨折。

另一方面,Phinney的目标甚至更高。他想知道这种疗法是否对太空旅行也有帮助,因为骨头在失重状态下尤其脆弱。“这是一个全新的科学和药物发现领域。”

参考文献:

1.New therapy could protect diabetic bones(2017).

http://www.sciencemag.org/news/2017/09/new-therapy-could-protect-diabetic-bones

图1.改变骨细胞平衡和骨髓中的脂肪细胞的一种新治疗方法,从而导致骨骼更强壮。