生物通报道 来自哈尔滨医科大学附属第一医院和哈佛大学医学院的研究人员近期深入解析了1α-羟化酶在老年人骨髓基质干细胞中的表达与调控作用，由此对衰老所致骨质疏松提出了新解释。相关研究成果发表在2011年12月的《衰老细胞》（Aging cell）杂志上。

文章的通讯作者是来自哈佛大学医学院的Julie Glowacki教授。哈尔滨医科大学与哈佛大学医学院联合培养博士耿硕为这篇文章的第一作者。因在国际骨代谢及骨矿盐界取得的成果取得的突出成果，耿硕博士近期还获得了美国骨质疏松和骨矿盐疾病学会杰出青年学者奖。

骨质疏松症(osteoporosis)是一种系统性骨病，其特征是骨量下降和骨的微细结构破坏，表现为骨的脆性增加，因而骨折的危险性大为增加，即使是轻微的创伤或无外伤的情况下也容易发生骨折。骨质疏松症是一种多因素所致的慢性疾病。在骨折发生之前，通常无特殊临床表现。该病女性多于男性，常见于绝经后妇女和老年人。随着我国老年人口的增加，骨质疏松症发病率处于上升趋势，在我国乃至全球都是一个值得关注的健康问题。

随着年龄增长，人骨髓基质干细胞的自我更新能力和成骨分化能力则不断下降。为进一步揭示衰老对于人骨髓基质干细胞的影响，耿硕博士在哈尔滨医科大学导师毕郑钢教授和哈佛大学医学院Julie Glowacki教授的指导下展开了近两年的研究工作。

在此前的研究中，耿硕等发现在人骨髓基质干细胞中，25OHD3是通过CYP27B1来实现其抗增殖和促进成骨分化的功能。此发现也预示着人体内，如果骨内部的骨髓基质干细胞表达适量的CYP27B1，就可以通过循环的25OHD3，经由局部转化为1,25(OH)2D3从而促进局部的骨生成。然而进一步研究表明衰老可以下调人骨髓基质干细胞中CYP27B1的表达及活性，这也为老年人骨质疏松症提出了一个新的病因学假说。研究成果发表在国际骨科领域影响因子最高的杂志——北美骨矿化盐研究学会的官方杂志《Journal of Bone and Mineral Research》上。

在这篇新文章中，耿硕博士首次发现：在人骨髓基质干细胞中，衰老可下调人骨髓基质干细胞中1α-羟化酶的表达及活性，这也给单纯应用维生素D治疗老年人骨质疏松症提出了一个新的难题。他还发现应用甲状旁腺素可通过磷酸化CREB（cAMP应答元件结合蛋白）和刺激胰岛素样生长因子I（IGF-I）的表达可上调1α-羟化酶的表达和活性，恢复由于衰老所致酶功能丧失而引起的成骨能力不足，促使老年人骨髓基质干细胞的成骨能力“返老还童”。

这些新发现为治疗因衰老所带来的骨微环境改变（如骨质疏松症）提供了新的可行性方案，对于日后维生素D和甲状旁腺素的临床联合应用和协同给药、最大化促进老年人成骨提供了科学依据。

（生物通：何嫱）

延伸阅读：研究人员发现一个与骨质疏松有关的基因变异

生物通推荐原文摘要：

Age-related decline in osteoblastogenesis and 1-hydroxylase/CYP27B1 in human mesenchymal stem cells: stimulation by parathyroid hormone

With aging, there is a decline in bone mass and in osteoblast differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in vitro. Osteoblastogenesis can be stimulated with 1,25-dihydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2D3] and, in some hMSCs, by the precursor 25-hydroxyvitamin D3 (25OHD3). CYP27B1/1-hydroxylase activates 25OHD3 and, to a variable degree, hMSCs express CYP27B1. In this study, we tested the hypotheses (i) that age affects responsiveness to 25OHD3 and expression/activity of CYP27B1 in hMSCs and (ii) that parathyroid hormone (PTH) upregulates CYP27B1 in hMSCs, as it does in renal cells. There were age-related declines in osteoblastogenesis (n = 8, P = 0.0286) and in CYP27B1 gene expression (n = 27, r = −0.498; P = 0.008) in hMSCs. Unlike hMSCs from young subjects (≤50 years), hMSCs from older subjects (≥55 years) were resistant to 25OHD3 stimulation of osteoblastogenesis. PTH1-34 (100 nm) provided hMSCs with responsiveness to 25OHD3 (P = 0.0313, Wilcoxon matched pairs test) and with two episodes of increased 1,25(OH)2D3 synthesis, of cAMP response element binding protein (CREB) activation, and of CYP27B1 upregulation. Both increases in CYP27B1 expression by PTH were obliterated by CREB-siRNA or KG-501 (which specifically inhibits the downstream binding of activated CREB). Only the second period of CREB signaling was diminished by AG1024, an inhibitor of insulin-like growth factor-I receptor kinase. Thus, PTH stimulated hMSCs from elders with responsiveness to 25OHD3 by upregulating expression/activity of CYP27B1 and did so through CREB and IGF-I pathways.

打赏

下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究

10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析！

欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书

单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析

下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》