這一發現可以讓骨骼在不移動的情況下從運動中受益

研究小組發現，一種特定的蛋白質充當人體內部的“運動傳感器”，使骨骼能夠對身體運動做出反應。這一見解開啟了開發模仿運動益處的藥物的可能性，為老年人、臥床不起的患者和麵臨較高骨折風險的慢性病患者帶來了新的希望。結果發表在期刊上 信號轉導和靶向治療。

領導這項研究的香港醫科大學臨床醫學學院醫學系講座教授、藥物生物技術國家重點實驗室主任徐愛民教授表示：“骨質疏鬆症和與年齡相關的骨質流失影響著全球數百萬人，常常導致老年和臥床患者容易骨折並失去獨立能力。” “目前的治療嚴重依賴身體活動，而許多患者無法做到這一點。我們需要了解當我們移動或鍛煉時，我們的骨骼如何變得更強，然後才能找到在分子水平上複製鍛煉益處的方法。這項研究是實現這一目標的關鍵一步。”

為什麼隨著年齡的增長骨質流失會越來越嚴重？

骨質疏鬆症引起的骨折是一個普遍存在的全球健康問題。根據世界衛生組織的數據，50 歲以上的女性中有三分之一和男性有五分之一會因骨骼脆弱而發生骨折。在香港，隨著人口老齡化，這種影響尤其明顯，65 歲及以上的骨質疏鬆症影響著 45% 的女性和 13% 的男性。這些骨折通常會導致長期疼痛、活動能力下降和喪失獨立性，同時也給醫療保健系統帶來巨大壓力。

隨著年齡的增長，骨骼自然會失去密度並變得更加多孔。骨髓內有間充質乾細胞，可以發育成骨組織或脂肪細胞。這些細胞對運動和壓力等物理力做出強烈反應。然而，隨著時間的推移，衰老改變了這種平衡，導致更多的干細胞變成脂肪細胞而不是骨骼。

當脂肪在骨髓內積聚時，它會擠出健康的骨組織。這一過程進一步削弱了骨骼，並造成了目前的治療難以逆轉的惡化循環。

Piezo1 充當骨骼運動傳感器

通過使用小鼠模型和人類幹細胞進行的實驗，研究人員發現了骨髓間充質乾細胞表面存在一種名為 Piezo1 的蛋白質。這種蛋白質充當機械傳感器，檢測運動和鍛煉過程中產生的物理力。

當小鼠體力活動激活 Piezo1 時，它會限制骨髓中的脂肪積累並促進新骨形成。當蛋白質缺失時，就會發生相反的情況。幹細胞更有可能變成脂肪細胞，從而加速骨質流失。 Piezo1 缺陷還會觸發炎症信號（Ccl2 和 lipocalin-2），從而推動干細胞產生脂肪並干擾骨骼生長。阻斷這些信號已被證明有助於恢復健康的骨骼狀況。

無法移動的人的運動模擬

“我們基本上已經破解了身體如何將運動轉化為更強壯的骨骼，”徐愛民教授說。 “我們已經確定了分子運動傳感器 Piezo1 及其控制的信號通路。這為我們提供了明確的干預目標。通過激活 Piezo1 通路，我們可以模仿運動的好處，有效地欺騙身體認為它正在運動，即使在沒有運動的情況下也是如此。”

該系助理研究教授、該研究的共同負責人王百利博士強調了研究結果對弱勢群體的重要性。 “這一發現對於老年人和因虛弱、受傷或慢性疾病而無法鍛煉的患者來說尤其重要。我們的研究結果為開發‘運動模擬物’打開了大門，即通過化學方式激活 Piezo1 通路以幫助維持骨量和支持獨立性的藥物。”

法國國家科學研究中心分子和細胞藥理學研究所的團隊負責人、該研究的聯合負責人埃里克·奧諾雷教授強調了更廣泛的潛在影響。 “這提供了一種超越傳統物理治療的有前途的策略。未來，我們可以通過靶向治療提供運動的生物學益處，從而減緩臥床不起或行動不便的患者等弱勢群體的骨質流失，並顯著降低骨折的風險。”

走向骨質疏鬆症的新療法

研究團隊現在專注於將這些發現轉化為臨床應用。他們的目標是開發新的治療方法，以維持骨骼強度並改善老年人和臥床不起的人的生活質量。

該合作研究由香港醫科大學醫學系藥物生物技術國家重點實驗室Rosi TT Young內分泌與代謝學教授、講座教授兼主任徐愛民教授和研究助理教授王百利博士共同領導。來自法國國家科學研究中心(CNRS)、法國國家科學研究中心(CNRS)、法國蔚藍海岸大學(UniCA)及法國國家健康與醫學研究所(Inserm)的Eric Honoré教授也參與了該項目，他也是港大醫學院藥理及藥理學系的客座教授。

這項研究得到了卓越領域計劃和研究資助委員會普通研究基金的支持；中華人民共和國香港特別行政區政府衛生局衛生及醫學研究基金；國家重點研發計劃；國家自然科學基金委；人類前沿科學計劃；法國國家研究機構；法國基金會；醫學研究基金會；及澳門科學技術發展基金。