深圳先進院等在壓力應激誘發骨丟失神經機制解析領域獲得重要進展
9月10日， 自然指數(Nature Index)收錄的國際著名醫學綜合期刊《臨床研究雜志》 (The Journal of Clinical Investigation) 在線發表了題為A GABAergic neural circuit in the ventromedial hypothalamus mediates chronic stress-induced bone loss（下丘腦腹內側區GABA能神經回路介導慢性應激性骨丟失）的研究長文。該研究發現一條由終紋床核（the bed nucleus of the stria terminalis, BNST）到下丘腦腹內側核（the ventromedial hypothalamus, VMH）再到孤束核（the nucleus tractus solitaries, NTS）構成的神經環路，通過調節外周交感神經系統活動，可調節慢性壓力應激誘發的骨丟失過程。中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）楊帆研究員、中國航天員科研訓練中心李瑩輝研究員與深圳先進院王立平研究員為共同通訊作者；楊帆研究員與博士生劉運輝為論文的共同第一作者。
隨著現代社會的發展與生活節奏的加快，人們的壓力應激顯著增加。長期慢性壓力應激會導致人體出現各類疾病包括情緒障礙、骨質疏松以及代謝異常等。早在70、80年代，臨床研究就發現焦慮癥或抑郁癥的病人的骨密度低于常人，這提示壓力應激導致的焦慮可能與骨丟失密切相關，但生物學機制尚不清楚。在航天醫學中，傳統觀點認為航天員骨丟失是由于外太空環境的重力缺失引起的，然而近年來研究發現航天員即使長時間鍛煉后骨量仍有持續性丟失，這提示密閉隔離等特殊環境造成的慢性壓力應激可能加劇航天員的骨丟失。壓力應激下大腦的功能狀態可能通過神經系統對外周骨代謝產生持續的負面影響作用，然而迄今為止該作用的生物學機制尚不清楚。
為了深入解析其生物學機制，深圳先進院與中國航天員科研訓練中心合作，通過六年的潛心研究，終于在應激誘發骨丟失神經機制解析領域獲得重要進展。合作研究團隊首先在人體實驗中發現密閉隔離的空間可以導致受試者出現明顯上升的焦慮情緒與骨丟失癥狀，確認了壓力應激與骨丟失的直接相關性。然后利用不可預測慢性輕度應激小鼠模型（Unpredictable chronic mild-stress model, UCMS），科研人員開始致力于解析壓力應激誘發骨丟失的神經機制。實驗結果顯示，經過長慢性壓力應激刺激的小鼠表現出明顯的焦慮樣行為，同時伴有骨丟失。通過結合神經環路示蹤技術、光遺傳/藥物遺傳學調控技術、電生理與骨分析手段，研究組成功解析出一條由BNST核團的SOM神經元（Somatostatin, 生長抑素）與VMH核團的SF-1神經元（steroidogenic factor-1, 類固醇生成因子1）構成的神經環路，該環路通過調控孤束核NTS中的Vglut2神經元(vesicular glutamate transporter-2, Ⅱ型囊泡膜谷氨酸轉運體)和外周交感神經活動來調節慢性壓力應激誘導的骨丟失癥狀：當動物處于焦慮狀態時，BNST核團SOM神經元被激活，進而抑制VMH中SF-1神經元活動；而這些被抑制的SF-1神經元減弱了對下游NTS中Vglut2神經元的興奮作用，促使外周交感神經系統活動度升高，分泌更多的去甲腎上腺素（Norepinephrine, NE）；這些NE通過作用于骨細胞上的β2受體來抑制成骨作用并促進破骨作用，最終誘發骨丟失的發生。該重要機制的發現，不僅為我們深入理解大腦調控外周臟器功能的神經機制提供了新的思路，同時也為系統研究密閉/隔離環境下大腦穩態對機體代謝、內分泌功能的調控機制提供了新的研究視角。
該項目獲得國家自然科學基金，中國科學院，廣東省及深圳市地方項目的支持。
中樞神經環路調控外周骨代謝：BNSTSOM-VMHSF-1-NTSVglut2神經環路通過調節外周交感神經活動調節慢性壓力應激誘發的骨丟失過程
