《細胞》：骨骼也是一種分泌器官

骨骼分泌的骨鈣素蛋白對于糖尿病的治療具有重要意義

骨骼系統為人體八大系統之一，它能支撐體重，制造紅白血細胞，貯存礦物質，以及幫助調控PH值。美國科學家最新研究表明，骨骼的作用遠不僅此，它還能分泌一種稱作骨鈣素（osteocalcin）的蛋白來調節糖分和脂肪的吸收，從而意味著從此可將骨骼歸為一種內分泌器官。相關論文發表在8月10日的《細胞》雜志上。
 
實際上，科學家一直都在猜測骨骼系統與釋放荷爾蒙的內分泌器官之間存在著聯系。此次研究的領導者、美國哥倫比亞大學的遺傳學家Gerard Karsenty曾經發現，脂肪細胞能夠通過釋放激素瘦素（leptin）來影響造骨細胞的數量。考慮到人體反饋系統的作用，他和同事推測，骨骼是否也會釋放自己的激素來調控脂肪的代謝呢？他們已經知道骨骼會分泌一種稱為骨鈣素的蛋白，它能幫助“打包”鈣元素到骨骼里。但是激素的定義是產自一個器官并在其它器官里起作用，所以骨鈣素似乎并不符合激素的定義。
 
為了弄清這一問題，Karsenty和研究小組針對兩組小鼠展開了實驗，其中一組應用基因技術使其產生大量的骨鈣素。當飼以正常的食物時，基因改造小鼠會表現出低于正常水平的血糖水平和高于正常水平的胰島素水平，而且，對胰島素的敏感性也增加了。另外，當飼以高脂肪的食物時，基因改造的小鼠體內積聚的脂肪要比正常小鼠的少，而當應用基因技術使得小鼠不再產生骨鈣素時，即使飼以正常食物，該種小鼠也會產生Ⅱ型糖尿病。這個實驗充分說明了，骨鈣素由骨骼所產生，但它在其它器官里也起了作用，這符合了激素的定義。所以可以名正言順地將骨骼稱作一種內分泌器官。
 
Karsenty表示，此次發現對于糖尿病的治療具有重要的意義。他說，骨鈣素具有三重功效，它能夠提高胰島素的水平，增進胰島素的吸收，并且能夠阻止脂肪的積累。這將有望為Ⅱ型糖尿病的患者帶來希望。

圖片說明：骨骼并不僅僅是一種支撐系統，它還是一種分泌器官（圖片來源：ISTOCKPHOTO.COM/SEBASTIAN KAULITZKI）

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Gerard Karsenty個人主頁

《細胞》發表論文摘要

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《細胞》公布重要發現：骨骼的內分泌作用
生物通

來自美國哥倫比亞大學遺傳學與發育學系，韓國CHO-A生物技術研究院（Biotechnology Research Institute），法國d'Endocrinologie Moléculaire實驗室，英國劍橋大學等處的研究人員發現骨骼可以作為內分泌系統的一部分，在調控能量代謝方面扮演著重要角色。這意味著從此可將骨骼歸為一種內分泌器官，這一重要的研究成果公布在《Cell》雜志上。

原文檢索：
Cell, Vol 130, 456-469, 10 August 2007
Endocrine Regulation of Energy Metabolism by the Skeleton
[Abstract]

骨骼是組成脊椎動物內骨骼的堅硬器官，功能是運動、支持和保護身體；制造紅血球和白血球；儲藏礦物質。骨骼由各種不同的形狀組成，有復雜的內在和外在結構，使骨骼在減輕重量的同時能夠保持堅硬。骨骼的成分之一是礦物質化的骨骼組織，其內部是堅硬的蜂巢狀立體結構；其他組織還包括了骨髓、骨膜、神經、血管和軟骨。 人體的骨骼起著支撐身體的作用，是人體運動系統的一部分。成人有206塊骨。骨與骨之間一般用關節和韌帶連接起來。

然而在此次發表的這一項研究中，研究人員發現骨骼的作用遠不僅是運動、支持和保護身體，制造紅血球和白血球和儲藏礦物質，也可以分泌一種蛋白來調節糖分和脂肪的吸收。

來自賓州大學的Jake Kushner表示，“這是一項令人驚訝的發現”，“這說明骨是一種內分泌器官，能影響葡萄糖的動態平衡，這是一個完全新穎的概念。”

在這篇文章中， 研究人員發現骨細胞分泌的蛋白：骨鈣素（osteocalcin）可以調控體內胰島素的產生，以及胰島素的敏感性，這回答了長久以來有關這一蛋白功能的疑問。

文章作者Gerard Karsenty 表示，“骨鈣素在過去的幾十年里都被認為是骨研究領域里的關鍵分子”，“這是造骨細胞產生分泌的唯一一種分子，但是還沒有人能知道這種分子到底有什么作用。”

十年前Karsenty和他的同事就在敲除小鼠中研究過骨鈣素，他們發現基因工程小鼠比野生型的要胖一些，但是沒有血糖或其它能量代謝標記物的改變。

在這篇文章中，研究人員進一步檢測了骨鈣素敲除實驗，他們針對兩組小鼠展開了實驗，其中一組應用基因技術使其產生大量的骨鈣素。當施用正常的食物時，基因改造小鼠會表現出低于正常水平的血糖水平和高于正常水平的胰島素水平，而且對胰島素的敏感性也增加了。另外，當施用高脂肪的食物時，基因改造的小鼠體內積聚的脂肪要比正常小鼠的少，而當應用基因技術使得小鼠不再產生骨鈣素時，即使飼以正常食物，該種小鼠也會患上Ⅱ型糖尿病。

體外實驗也進一步確認了骨鈣素可以刺激β細胞產生胰島素，促進胰腺中新的β細胞的生長。研究人員也發現骨鈣素也可以引導肥胖細胞產生脂聯素（Adiponectin，脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性多肽或蛋白質）。

哈佛醫學院Peter Hauschka表示，“骨骼造骨細胞也許是葡萄糖代謝過程中的一個調控因子，這對于更好的理解糖尿病，肥胖癥，以及能量代謝意義重大。”

因此這一發現對于糖尿病的治療具有重要的意義。骨鈣素具有三重功效，它能夠提高胰島素的水平，增進胰島素的吸收，并且能夠阻止脂肪的積累，這將有望為Ⅱ型糖尿病的患者帶來希望。

研究人員在下一步的研究中將揭示為什么包含在葡萄糖調控過程中的骨鈣素與傳統意義上從骨中發現的差別這么小？Haushka表示，“看起來像是骨鈣素羧酸基團扮演了調控的角色，但是骨基質中大部分骨鈣素是羧酸化了的。”