《Nature》：再次改写教科书！科学家发现骨骼能够分泌与大脑交流的激素，骨骼作为沉默旁观者的时代结束了！| 科学大发现

人体结构之复杂精妙，简直不可思议！各个器官和组织之间，不仅有血管和神经构建的“交通网络”和“通信网络”，而且内分泌腺分泌的各种激素，如同无数遥控指令，维持着整个机体的和谐稳定。

尽管如此，骨骼和大脑之间好像也是“鸡犬之声相闻却老死不相往来”。但是，最近科学家发现它们竟然真的扯上了牵连！

哥伦比亚大学医学中心的研究人员发现，骨细胞分泌的LCN2蛋白，不仅能够诱导胰岛素分泌，而且可以穿过血脑屏障，作用于下丘脑并抑制食欲！这一发现不仅证明了骨骼的内分泌功能，而且揭示了一种此前未知的食欲调节机制。相关成果发表于今年三月份的《自然》杂志[1]。

一直以来，骨骼都被视为是一种具有支持、保护和运动等功能的惰性器官，从生到死，骨骼默默无闻地承受着“生命的重量”，直到身体变成一堆白骨时它才怒刷了一波存在感！

最近几年，研究人员逐渐发现，骨骼其实还是一个多功能的内分泌器官。由成骨细胞（骨形成的主要功能细胞）分泌的骨钙素，通过循环系统到达胰腺后，能够影响小鼠β细胞增生和促进胰岛素分泌，并增加细胞对胰岛素的敏感性[2]。研究人员甚至发现，骨钙素能够刺激睾丸中睾酮的释放，对于生殖和骨质密度产生重要影响[3]！

另外也有研究表明，骨组织分泌的成纤维细胞生长因子23（FGF23），能够通过循环系统，作用于肾脏以调节磷酸盐代谢。在肾功能衰竭、癌症和一些遗传性疾病（包括遗传型佝偻病，又称为X-连锁低磷酸盐血症）的患者中，FGF23水平飙升导致机体磷酸盐水平急剧下降，最终导致骨骼畸形的发生[4]。

这些对于骨钙素和FGF23的研究，也为科学家们发现更多有关骨骼的内分泌功能提供了思路和线索。哥伦比亚大学医学中心生理学家Stavroula Kousteni博士说：“我们认为还有其它的骨激素参与代谢调节，因为通常其他内分泌器官影响代谢都需要多种激素。”

Kousteni博士之前通过实验发现[5]，成骨细胞FoxO1（负调控脂肪形成的转录因子）基因缺陷的小鼠会表现出吃得更少，体重下降，并且发现这种情况下成骨细胞表达出高量的脂质运载蛋白（LCN2）。LCN2以前一直被认为是一种脂肪因子（脂肪组织分泌的小信号分子）。现在来看，骨骼也可能与LCN2的产生有关。

为了确定LCN2的主要起源，这次研究人员设计了一个实验，分别敲除小鼠成骨细胞和脂肪细胞中的LCN2基因，结果发现，小鼠血液中LCN2水平分别降低了67％和27％。研究人员进一步分析了所有组织中的LCN2表达，最终确定骨骼为LCN2表达的主要器官，并且骨骼中的表达水平至少高于脂肪组织十倍。

野生型小鼠指定组织中LCN2表达水平的实时PCR分析

果然，骨骼通过分泌LCN2，使其扮演激素的作用，参与了调控机体的能量代谢。但是，LCN2的作用靶点又是哪里呢？

研究人员发现，敲除了成骨细胞LCN2基因的小鼠，葡萄糖耐量（机体对血糖浓度的调节能力）和胰岛素敏感性大幅降低，与野生型小鼠相比，给予葡萄糖后小鼠胰岛素分泌水平降低了50%，β细胞数量也出现了减少。而敲除了脂肪组织LCN2基因的小鼠并未出现类似的变化。

另外，缺乏LCN2的小鼠在饮食方面也出现了变化。3周龄的小鼠食物摄入量增加了23.7％，3个月大的小鼠食物摄入量增加了16.4％，小鼠整体表现出性腺肥大（16.5％），总脂肪量（19.6％）和体重（5％）增加。

与对照组想比，成骨细胞缺乏LCN2基因小鼠脂肪和体重的增加情况

在野生型小鼠实验中，发现进食后1-3小时后，小鼠血液中的LCN2含量升高了3倍，并且不再“积极”进食。而缺乏LCN2的小鼠，在喂食2小时后，仍具有2倍高的食物摄取速率。

也就是说，正常的小鼠在饱餐一顿后，吸收的营养会被成骨细胞感知，然后成骨细胞分泌了大量的LCN2做出应答，告诉你“不要再吃了”！而如果成骨细胞不能分泌LCN2，机体则将一直有食欲。

难不成，成骨细胞分泌的LCN2，还影响了大脑产生食欲？

没错，研究人员进一步研究发现，LCN2能够穿过血脑屏障，作用于位于下丘脑的黑皮质素4受体（MC4R），并激活MC4R依赖性的厌食（食欲抑制）通路。

成骨细胞分泌的LCN2激素，通过循环系统作用于大脑中的受体，抑制食欲

MC4R能够调节啮齿动物和人类的食物摄入、能量代谢和体重。据以往研究，人类MC4R突变占到儿童肥胖的5％，占成年肥胖的0.5％-2.5％，而小鼠中MC4R的缺失则会导致嗜食性肥胖症[6]。

至于骨骼为何“操心”能量代谢，并“出手”干预食欲，研究人员表示还不得而知。但这一结果已经扩大了人们对食欲控制以及骨骼内分泌作用的理解，并将LCN2鉴定为作用于MC4R抑制食欲的骨源激素，也为治疗肥胖、2型糖尿病和其它代谢性疾病提供了新的线索。

大家也许会说，调节机体血糖和能量代谢的因素那么多，骨钙素和LCN2能算老几？诚然，目前对于骨骼分泌的LCN2及其它激素作出任何明确的表态还为时过早，更不用说医疗影响。

但是正如美国缅因州斯卡伯勒分子医学中心骨骼内分泌学专家Clifford Rosen所说[6]，“研究发现了我们之前忽视的东西，有一点很清楚，骨骼作为一个沉默旁观者的时代已经结束了。”

参考资料：

[1]Mosialou I, Shikhel S, Liu J M, et al. MC4R-dependent suppression of appetite by bone-derived lipocalin 2[J]. Nature, 2017, 543(7645): 385-390.

[2] Lee N K, Sowa H, Hinoi E, et al. Endocrine regulation of energy metabolism by the skeleton[J]. Cell, 2007, 130(3): 456-469.

[3] Oury F, Khrimian L, Denny C A, et al. Maternal and offspring pools of osteocalcin influence brain development and functions[J]. Cell, 2013, 155(1): 228-241.

[4] Liu S, Zhou J, Tang W, et al. Pathogenic role of Fgf23 in Hyp mice[J]. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 2006, 291(1): E38-E49.

[5] Rached M T, Kode A, Silva B C, et al. FoxO1 expression in osteoblasts regulates glucose homeostasis through regulation of osteocalcin in mice[J]. The Journal of clinical investigation, 2010, 120(1): 357.

[6]Larsen L H, Echwald S M, Sørensen T I A, et al. Prevalence of mutations and functional analyses of melanocortin 4 receptor variants identified among 750 men with juvenile-onset obesity[J]. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2005, 90(1): 219-224.

[7]https://www.sciencenews.org/article/bones-make-hormones-communicate-brain-and-other-organs?mode=topic&context=87&tgt=nr