这一发现可能有助于科学家开发新的治疗骨质疏松症或其他导致患者骨质流失的疾病的方法。
对骨骼施加机械压力的体育活动会刺激新骨骼的生长。骨细胞占所有骨细胞的90-95%，有助于检测骨骼的机械应力。然后，它们通过一种叫做破骨细胞的细胞来调节脆弱的骨骼的分解，通过一种叫做成骨细胞的细胞来调节新骨骼的形成。
“之前的研究已经表明，骨骼受到的机械压力会增加骨细胞表面的通道数量，这种通道被称为连接蛋白(Cx) 43半通道，”第一作者Dezhi Zhao解释道，他是美国德克萨斯州圣安东尼奥市德克萨斯大学健康科学中心的访问博士生。“在这项研究中，我们想要研究这些通道在对骨骼的机械应力做出反应时所起的作用。”
为了做到这一点，Zhao和他的团队研究了两种小鼠模型。在一个实验中，骨细胞之间被称为缝隙连接的连接受到了损害，但Cx43半通道得到了加强。另一组间隙连接和Cx43半通道均受损。研究小组随后测试了这些小鼠和普通小鼠在受到机械压力时的骨骼变化。
他们发现，在对机械压力的反应中，典型的小鼠和间隙连接受损的小鼠体内都会产生一种叫做前列腺素(pGE2)的化学物质，它们的骨骼变得更强壮。另一方面，这种反应在Cx43半通道受损小鼠中是缺乏的。
为了证实Cx43半通道对骨骼增强至关重要，该团队随后给典型的小鼠注射了一种可以阻断Cx43半通道活性的抗体。他们发现，这也阻止了动物释放pGE2，减少了对机械应力的骨骼强化。但是，用pGE2治疗同样的小鼠，恢复了机械应力对骨骼的增强作用。
现有的治疗骨质疏松症的方法通常以破骨细胞为靶点，破骨细胞可以破坏脆弱的骨骼，并通过减少骨转换来发挥作用。随着时间的推移，这可能会不经意地导致骨骼更脆，并与一些罕见但严重的副作用有关。目前的研究表明，靶向骨细胞上的Cx43半通道可能是一种利用身体自身对机械压力的反应的替代治疗方案。
“我们的工作突出了Cx43半通道作为治疗骨质疏松和其他导致骨质流失的药物的潜在新靶点，”资深作者Jean Jiang总结道，他是德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心生物化学和结构生物学系教授和Zachry杰出大学主席。“需要进一步的研究来验证这些发现，并探索针对这些通道的药物的潜力。如果有一天它们被证明是安全有效的，这类治疗将对老年患者特别有帮助，因为他们对运动增强骨骼的效果反应较弱。”
Journal Reference:
Dezhi Zhao, Manuel A Riquelme, Teja Guda, Chao Tu, Huiyun Xu, Sumin Gu, Jean X Jiang. Connexin hemichannels with prostaglandin release in anabolic function of bone to mechanical loading. eLife, 2022; 11 DOI: 10.7554/eLife.74365