自然通讯:光调节甲状旁腺激素分泌干预骨质流失

来源：中国生物技术网2022-02-11 12:37

甲状旁腺是人体分泌腺之一。其主要功能是分泌甲状旁腺激素(PTH)，调节体内钙磷代谢。甲状旁腺功能亢进(甲状旁腺功能亢进)是一种由甲状旁腺激素分泌异常引起的内分泌疾病，以高钙血症、情绪异常和骨丢失为特征。切除、药物治疗等传统治疗手段效果并不完美，甚至存在术后肿瘤等风险。中国

甲状旁腺是人体分泌腺之一。其主要功能是分泌甲状旁腺激素(PTH)，调节体内钙磷代谢。甲状旁腺功能亢进(甲状旁腺功能亢进)是一种由甲状旁腺激素分泌异常引起的内分泌疾病，以高钙血症、情绪异常和骨丢失为特征。切除、药物治疗等传统治疗手段效果并不完美，甚至存在术后肿瘤等风险。

中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所、深港脑科学创新研究院john young团队最新研究成果发表于《自然—通讯》。研究团队5年来创新性地将光技术应用于甲状旁腺激素分泌的调节，自主研发了钙反应自动光调节系统，可实现甲状旁腺激素分泌的精准节律调节，进而干预继发性甲状旁腺功能亢进引起的骨丢失症状。

本研究拓展了光遗传技术在骨与内分泌研究领域的应用，为促进光技术的临床转化提供了科学依据。深圳市高级医院john young研究员与深圳市人民医院肾内科张新洲主任为通讯合著者。深圳先进院副研究员刘云会、博士后张璐、深圳市人民医院胡楠博士为共同第一作者。深圳先进院是第一单位。

PTH障碍？用“光”控制

甲状旁腺激素的分泌有节律的生理规律。当人体血钙浓度降低时，甲状旁腺激素的分泌会增加，作用于骨骼、肾脏、小肠等器官，促进钙的释放和吸收，从而上调人体血钙浓度。但当血钙浓度升高时，甲状旁腺激素的分泌会减少，从而促使血钙回落到正常水平。在这一生理过程中，甲状旁腺细胞上的钙敏感受体起着“监测者”的作用，可以感知血液钙浓度来调节甲状旁腺激素的分泌。

然而，这种“监测器”对继发性甲状旁腺功能亢进的患者起不到作用。

“甲状旁腺激素在维持钙磷平衡和骨代谢中起重要作用；病理状态下，由于钙敏感受体不能准确感知血钙浓度的变化，导致甲状旁腺激素分泌异常，从而导致钙磷代谢紊乱、骨丢失等症状。目前还没有理想的方法来实现甲状旁腺激素的精确节律调节。”约翰杨说。

长期以来，深圳高等研究院john young团队致力于骨代谢的神经调控研究。该研究团队与深圳市人民医院合作，发现在继发性甲状旁腺功能亢进患者的样本中，甲状旁腺激素的分泌可以通过光学手段进行精确调节。

“灯光手段是一种灯光控制技术，就像打开灯光开关一样。当我们通过病毒将光敏蛋白‘转运’到甲状旁腺主细胞中，就可以通过光刺激激活细胞内的分子通路，有效抑制甲状旁腺激素的合成和分泌，实现甲状旁腺激素的精准调控。”刘云会说。

实现节律调节改善骨丢失

“在甲状旁腺功能亢进的临床治疗中，目前甲状旁腺功能亢进的治疗方法主要包括手术切除甲状旁腺或对患者进行药物治疗。以手术切除为例，虽然甲状旁腺增生可以减少

为了研究光调节甲状旁腺激素分泌的生理意义，研究者建立了低钙高磷饮食诱导的继发性甲状旁腺功能亢进大鼠模型和人甲状旁腺组织移植裸鼠模型。实验结果表明，光敏蛋白可在动物甲状旁腺中表达，光调节可有效抑制甲状旁腺功能亢进动物模型中甲状旁腺激素的分泌。研究人员进一步开发了钙反应的自动光调节系统，可以帮助甲状旁腺细胞自动响应细胞外血钙浓度的变化，进而实现对甲状旁腺激素的生理调节。

“更重要的是，我们通过节律性抑制甲状旁腺激素分泌，有效调节骨重塑过程，促进骨形成，抑制骨吸收；我们发现，光调节甲状旁腺组织后，小鼠松质骨中成骨细胞数量增加，破骨细胞数量减少。”John young表示，利用光技术调节甲状旁腺激素的节律，可以有效干预骨代谢，改善甲状旁腺功能亢进动物模型的骨丢失，为临床干预甲状旁腺激素分泌异常增加引起的骨丢失提供新的思路和方法。(100yiyao.com)

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