«Мозг обычно рассматривается как орган, который влияет на другие органы и части тела, но реже — как получатель сигналов, исходящих откуда-то еще, и меньше всего — от костей», — сказал руководитель исследования Джерард Карсенти, доктор медицинских наук, Пол. А. Маркс, профессор генетики и развития, профессор медицины, заведующий кафедрой генетики и развития.«В более раннем исследовании мы показали, что мозг является мощным ингибитором роста костной массы», — сказал он. «Этот эффект был настолько мощным, что сразу же возник вопрос:« Сигнализирует ли кость обратно в мозг, чтобы ограничить это негативное влияние? » «Если да, то какие сигналы он использует и как они работают?» "Доктор Карсенти подозревал, что остеокальцин, гормон, недавно идентифицированный его лабораторией и секретируемый остеобластами, может участвовать в такой передаче сигналов от кости к мозгу. Более ранние исследования показали, что остеокальцин влияет на различные процессы, такие как расход энергии, баланс глюкозы и мужская фертильность. «Поскольку большинство гормонов влияют на ряд физиологических процессов, было разумно предположить, что эндокринные функции остеокальцина были даже шире, чем то, что уже было известно», — сказал он.
Чтобы определить, действительно ли остеокальцин играет роль в мозге, доктор Карсенти и его команда изучили мышей, у которых отсутствует остеокальцин (мышей, которые были генетически сконструированы так, чтобы не продуцировать остеокальцин). Используя этих мышей, они смогли однозначно показать, что остеокальцин может проникать через гематоэнцефалический барьер; связывается с нейронами ствола мозга, среднего мозга и гиппокампа (который отвечает за обучение и память); способствует рождению нейронов; и увеличивает синтез нескольких нейромедиаторов, включая серотонин, дофамин и катехоламин. Они также обнаружили, что у мышей без остеокальцина были аномально маленькие гиппокампы — часть мозга, отвечающая за память.
Затем исследователи предположили, что изменения в синтезе нейромедиаторов должны изменить поведение животных. В серии поведенческих тестов они подтвердили, что мыши без остеокальцина проявляют повышенное беспокойство и поведение, подобное депрессии, а также ухудшение обучения и памяти по сравнению с нормальными мышами.
Эти изменения аналогичны тем, которые наблюдаются у стареющего населения. «С возрастом костная масса уменьшается, и, вероятно, уменьшается и выработка остеокальцина», — сказал доктор Карсенти. «В настоящее время мы изучаем это. Не исключено, что методы лечения, которые повышают уровень остеокальцина или стимулируют рецепторы остеокальцина, могут помочь противостоять когнитивным эффектам старения и связанных со старением заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера».Когда взрослым мышам без остеокальцина вводили остеокальцин, их тревога и депрессия действительно уменьшались, «но инфузии не влияли на обучение и память или размер гиппокампа», — сказал доктор Карсенти. «Это вызывало недоумение, поэтому мы провели еще один эксперимент — постнатальный нокаут остеокальцина (генно-инженерная модель, в которой синтез остеокальцина блокируется после рождения).
Эти мыши были тревожны и подавлены, но имели нормальную память и структуру гиппокампа. вывод двух экспериментов заключался в том, что остеокальцин должен действовать во время развития ». Это привело ко второй части их исследования.В последующих экспериментах исследователи показали, что остеокальцин проникает через плаценту от матери к плоду и что этот материнский пул остеокальцина необходим для формирования гиппокампа и установления памяти.
Наконец, они показали, что ежедневные инъекции остеокальцина матерям с нулевым остеокальцином во время беременности могут предотвратить развитие поведенческих аномалий у их потомства.«Это открытие может объяснить некоторые эффекты, наблюдаемые у детей, рожденных от недоедающих матерей, у которых с необычно высокой частотой развиваются метаболические и психические расстройства, как и у мышей, лишенных остеокальцина», — сказал доктор Карсенти. «Недоедание снижает активность костных клеток; в результате у недоедающих матерей низкая костная масса, что влияет на выработку остеокальцина.
Это имеет клиническое значение даже сегодня, в развивающихся странах, где материнское недоедание все еще распространено».Однако до любых методов лечения, связанных с остеокальцином, еще далеко, добавил он.