Nat Commun:南方医科大团队揭露,大脑损伤为何反而会加速骨骼愈合?

2021-10-18 haibei MedSci原创

来自南方医科大的研究人员发现,TBI后,受伤的神经元,主要是海马区的神经元,可以释放富含成骨微RNA(miRNA)的小胞外囊泡(sEVs),靶向骨中的成骨细胞,以刺激骨形成。

大脑支配着身体的大多数生理功能,从复杂的认知、学习和记忆,到基础体温、心率和呼吸的调节。大脑被公认为是外周组织平衡的主要调节者;骨重塑的中枢调节代表了一个新的和不断扩大的研究领域。各种神经源性因素,如瘦素、5-羟色胺、信号素、神经肽Y、原肾上腺皮质素和安非他明调节的转录物已被证明可作用于下丘脑,并对骨骼重建产生重要的影响。最近,有研究表明,骨骼可能通过分泌成骨细胞衍生的分子骨钙素(OCN)来回报大脑。骨骼影响着中枢神经系统的发育和认知功能,表明骨骼和大脑之间存在着密切的关联。

创伤性脑损伤(TBI)是创伤引起的最严重的伤害之一,也是死亡和残疾的主要原因之一。在长骨骨折的患者中,在创伤环境中通常会观察到合并的TBI。有趣的是,过去五十年的临床证据表明,伴随的创伤性脑损伤会加速骨愈合多项研究显示,伴随创伤性休克的患者和大鼠存在胼胝形成的加速,以及矿物密度的增加。

有报告表明,在TBI期间,一些成骨细胞因子和激素,如神经生长因子、血管内皮生长因子、骨形态发生蛋白、凝血酶和瘦素在血清或大脑中升高;然而,目前缺乏令人信服的证据证明受损的大脑和骨形成加剧之间的相关性。一些研究表明,免疫因素参与其中;然而,研究人员观察到其他器官的损伤,也会引起免疫因素的变化,但却不能促进骨折愈合,这是一个难题。因此,阐明负责TBI刺激成骨的机制,不仅可以为神经元控制骨骼提供有力的证据,还可以促使潜在的治疗方法,以治疗延迟的骨骼愈合或骨不连。

创伤性脑损伤加速了病人和大鼠的骨骼愈合。

最近,来自南方医科大的研究人员发现,TBI后,受伤的神经元,主要是海马区的神经元,可以释放富含成骨微RNA(miRNA)的小胞外囊泡(sEVs),靶向骨中的成骨细胞,以刺激骨形成

研究人员表明,TBI后sEVs中富集的miR-328a-3p和miR-150-5p分别通过直接靶向FOXO4或CBL的3′UTR来促进成骨此外,携带miR-328a-3p的sEVs的水凝胶能有效修复大鼠的骨缺陷。重要的是,sEVs表面纤维蛋白表达的增加有助于TBI sEVs对骨质增生因子的靶向作用,从而意味着sEVs表面纤维蛋白的修饰可用于骨质靶向药物输送。

总之,该工作揭示了中枢调节在骨形成中的作用,以及受伤的神经元和成骨细胞之间的明确联系,无论是在动物还是临床上。

 

原始出处:

Wei Xia et al. Damaged brain accelerates bone healing by releasing small extracellular vesicles that target osteoprogenitors. Nature Communications (2021). 

 

作者:haibei



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