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精准医疗:更高的温度和微生物组可促进骨骼强度

2021-09-01 02:00:02
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  骨质疏松症是一种与衰老有关的骨骼疾病,其特征是骨密度降低,骨骼的微结构退化和骨折风险增加。绝经后妇女的三分之一受到影响,这是一个重大的公共卫生问题。通过流行病学分析,实验室实验以及最新的宏基因组学和代谢组学工具,瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究小组观察到,暴露于较温暖的环境温度(34°C)可以增强骨骼强度,同时防止骨质疏松症典型的骨密度损失。此外,这种现象与热量触发的肠道菌群组成的变化有关,因此可以通过将生活在温暖环境中的小鼠的菌群移植到患有骨质疏松症的小鼠中来进行治疗。相关结果发表在《Cell Metabolism》杂志上,这些结果有助于开发预防和治疗骨质疏松症的新措施。

  通过将几组成年小鼠放在温暖的环境中,科学家们观察到,尽管骨骼尺寸保持不变,但骨骼强度和密度却得到了很大的改善。然后,他们在模拟月经后骨质疏松症的卵巢切除术后,对小鼠重复了实验。 “效果非常有趣,”文章第一作者 Claire Chevalier说: “使小鼠的生存环境变暖这一简单事实使它们免受骨质疏松症的影响。”

  之后,该研究小组分析了与平均温度,纬度,钙消耗和维生素D水平相关的骨质疏松症发病率的全球流行病学数据。他们发现,温度升高,髋部骨折发生的事件越少,而与其他因素无关。Mirko Trajkovski表示:“我们发现地理纬度与髋部骨折之间存在明显的相关性,这意味着在北部国家,发病率高于南部国家。对诸如维生素D或钙之类的已知物质的分析进行归一化并不能改变这种相关性。但是,当我们排除温度作为决定因素时,这种相关性就会丢失。”

  为了探究微生物组在影响骨骼密度中的作用,科学家们将生活在34°环境中的小鼠的微生物群移植到骨质疏松小鼠中,结果发现后者的其骨质迅速得到改善。

  得益于他们实验室开发的最先进的宏基因组学工具,科学家随后成功地了解了微生物群的作用。当温度较高时,微生物组多胺的合成增加,进而影响成骨细胞(形成骨骼的细胞)的活性,并减少破骨细胞(降解骨骼的细胞)的数量。随着年龄和更年期的变化,破骨细胞和成骨细胞活性之间的精细平衡被破坏。

  微生物群对代谢的影响正在被逐渐地理解。 但是,为了能够利用这些知识来制定治疗策略,科学家必须精确地确定特定细菌在特定疾病中的作用。 在研究骨质疏松症的过程中,作者已经鉴定出某些重要细菌。 “我们仍然需要完善我们的分析,但是相对短期的目标是识别候选细菌,并开发几种'细菌混合物'来治疗代谢和骨骼疾病,例如骨质疏松症”。

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