近日，發(fā)表于頂尖學術期刊《細胞》上的一篇論文為運動強健骨骼找到了直接的分子證據。科學家發(fā)現(xiàn)，肌肉在運動后釋放的一種激素可以調節(jié)控制骨量的關鍵細胞。
鍛煉身體不僅可以減肥瘦身，還可以強筋壯骨。這似乎早就成為常識，還需要科學家來說嘛？其實，運動為什么可以強化骨骼，背后的基礎是科學家想要努力解開的謎題。因為只有揭示出基本的分子機制，科學家才能幫助更多人獲得運動的好處。
2012年，哈佛醫(yī)學院的細胞生物學家Bruce Spiegelman教授在小鼠體內找到一個重要線索。他們發(fā)現(xiàn)小鼠運動后會釋放一種激素，能增加能量消耗，促進新陳代謝。這種“運動激素”看起來是運動與健康之間的重要分子節(jié)點。科學家用希臘神話中彩虹的化身和諸神的使者Iris給這種“運動激素”命名，稱其為鳶尾素（Irisin）。
▲本研究的通訊作者Bruce Spiegelman教授是鳶尾素的發(fā)現(xiàn)者（圖片來源：Dana-Farber Cancer Institute）
那么，人體內是否也有運動激素呢？由于用一般的分析方法很難檢測，這個問題曾一度引起爭議。直到2015年，鳶尾素發(fā)現(xiàn)者Spiegelman教授運用質譜分析證實，人類血液中確實存在這種運動激素，只是含量很低，僅為納克級。令人感興趣的現(xiàn)象是，經過持續(xù)有氧運動后，這種運動激素的水平會有所升高。
確認了運動激素的存在后，接下來的重要問題是，鳶尾素對細胞組織起著什么影響呢？換句話說，運動對健康帶來的好處是運動激素的功勞嗎？要驗證這一點，找到鳶尾素作用在什么樣的組織細胞很關鍵。
現(xiàn)在，Spiegelman教授與其哈佛Dana-Farber癌癥研究所的同事們在小鼠體內首次鑒定出這種運動激素的受體，并且發(fā)現(xiàn)鳶尾素會直接激活骨細胞（osteocyte），促進骨重建！這一發(fā)現(xiàn)可以為骨質疏松癥的潛在新療法提供重要啟發(fā)。
人體的骨頭是不斷變化的活組織，成熟的骨組織通過“骨吸收”被移除，與此同時“骨形成”過程補充新的骨組織，“這種骨重建過程在正常狀態(tài)和病理狀態(tài)下都會發(fā)生。”該研究的合作者之一、骨發(fā)育和疾病專家Clifford J. Rosen博士介紹。而骨細胞是成熟骨組織中數量最豐富的一類細胞，在骨重建過程中發(fā)揮“指令和控制單元”的作用。隨著年齡增長，骨細胞逐漸死亡，骨細胞的損失被認為是老年人易患骨質疏松癥的一個原因。
▲骨質疏松癥是常見的骨科疾病，每年全球因骨質疏松癥而骨折的病例超過890萬（圖片來源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osteoporosis_Locations.png）
研究人員在培養(yǎng)的細胞中模擬老化有關的環(huán)境條件，發(fā)現(xiàn)用鳶尾素處理，可以對骨細胞產生保護作用。并且，骨細胞內促進骨重建的重要蛋白——骨硬化蛋白（sclerostin），在細胞接受鳶尾素處理后增多了。
為了進一步確認運動激素對骨骼的作用，研究人員連續(xù)6天給小鼠注射鳶尾素，結果也發(fā)現(xiàn)，小鼠血液內的骨硬化蛋白水平升高，骨量大幅增加。這種持續(xù)數天、間歇性地升高鳶尾素，與我們定期進行耐力訓練有類似之處。有意思的是，骨硬化蛋白的實際作用是啟動骨的分解，似乎對骨形成是抑制作用而非促進作用。Spiegelman教授解釋：“骨的間歇性分解或許是一種骨重建和骨形成的信號。”
▲本研究的圖示：骨骼肌釋放的鳶尾素（Irisin）通過骨細胞上的整合素受體促進骨重建（圖片來源：參考資料[1]）
