褪黑激素是一个潜在的药物预防骨质流失在太空飞行

褪黑素可能是一种新的药物防止骨质流失宇航员在太空飞行。这里我们用金鱼鳞片作为骨骼模型共存的破骨细胞和成骨细胞,表明微重力下褪黑素合成减少。褪黑激素治疗鱼鳞刺激的降钙素的表达,一个osteoclast-inhibiting激素,减少表达osteoclastogenesis的催化剂。这是第一个研究报告抑制褪黑激素对破骨细胞活化的影响,取消的微重力环境下的骨质流失。

适当的和健康的新陈代谢骨,适当的刺激是必要的。在外层空间微重力、钙丢失从骨质和骨量减少。测量骨密度的宇航员之前和之后长期停留在外层空间表明骨量丢失。在一个时代的黎明宇航员在哪里停留很长一段时间在国际空间站,这是一个紧迫的任务,阐明微重力条件下成骨细胞和破骨细胞的变化和执行研究潜在的药物疗法。因为它是困难的在外层空间使用细胞培养系统能够满足在活的有机体内条件,其他实验模型是必要的。

目前研究小组,由53个科学家来自33个机构,金泽大学的科学家领导的东京医疗和牙科大学日本冈山大学和富山大学使用养殖金鱼鳞片在太空研究骨质疏松的机制。规模含有羟磷灰石,骨的一个基本元素,其骨基质的两层(骨性层:一层薄薄的,well-calcified外部层;和纤丝的层:厚,部分钙化层)。规模也有细胞与成骨细胞和破骨细胞(图1)。鳞片保护鱼体的表面和发挥作用的储层钙。淡水鱼,后者功能是值得注意的;当鲑鱼游上游产卵,众所周知,他们的规模变小为了供应钙鸡蛋。为了达到这个目标,破骨细胞释放钙的尺度。此外,地面实验表明,尺度的响应激素和extra-gravity由于离心非常类似于哺乳动物的骨头。此外,养殖规模可能被认为是一个很好的实验模型骨代谢的研究在外层空间尺度随处可见,它们可以用于低温实验大约10天没有交换文化传媒(4ºC)。

在去除鱼皮的规模,重新生成一个新的规模。在这项研究中,成骨细胞和破骨细胞再生鳞片被使用,因为他们的活动是很高的。首先是表明褪黑激素是规模生产的成骨细胞,褪黑素合成减少空间由于减少的表达acetylserotonin O-methyltransferase在褪黑素,一种重要的酶合成(图2)。

此外,褪黑素的功能在外层空间研究通过比较尺度培养在一个媒体补充褪黑激素和那些没有。这个实验表明,在为期三天的文化melatonin-free媒体,融合在一起,形成多核破骨细胞,破骨细胞活跃。这些活跃的破骨细胞扩大规模的凹槽的骨性层和增强骨吸收的鳞片。此外,的表达水平Rankl基因因素增强骨吸收,而降钙素基因的表达水平升高,激素抑制骨吸收,是压抑的。相比之下,在鳞片培养媒体补充褪黑素,的表达水平Rankl被发现压抑降钙素表达式处于正常水平,恰逢抑制基因表达水平破骨细胞函数(图2中)。

据我们所知,没有调查到目前为止进行褪黑激素水平在外层空间。我们相信在微重力条件下骨吸收的机制之一可能是抑制降钙素分泌褪黑激素水平的降低(图3)。事实上,其他研究小组报道,一只猴子的血降钙素水平在外层空间减少,人体的血降钙素水平降低了120天后低头查看倾斜床上休息,pseudo-microgravity实验模型。

目前研究小组在地面实验中证实,规模成骨细胞产生降钙素和褪黑激素增强降钙素分泌。由于火箭载荷的限制,实验形态学改变破骨细胞由于褪黑激素在外层空间不可能在这个时间;然而,地面实验表明抑制褪黑素的激活破骨细胞形态变化通过使用三维回转器,产生pseudo-microgravity条件。这些结果的研究论文发表在高影响因子期刊基于生命科学实验在日本首次实验模块。

如上所述,褪黑素的调查行动在骨头上外太空被忽视了,到目前为止,表明褪黑激素抑制骨吸收,刺激成骨细胞的秘密降钙素(图3)。

目前的研究表明,褪黑素可以作为预防性药物预防骨质流失的宇航员在他们的任务。褪黑激素有望用作预防和治疗药物失去的骨头宇航员在未来。目前研究小组执行的空间实验的新功能褪黑激素衍生品的范围内,这可能会导致骨骼疾病的药物发现。