褪黑素可能有助于防止宇航员的骨质流失

褪黑素可作为一种新型药物，用于防止航天飞行过程中宇航员骨质流失。在这里，我们使用金鱼鳞片作为共存的破骨细胞和成骨细胞的骨骼模型，并证明褪黑素合成在微重力下减少。褪黑激素治疗鳞片刺激降钙素(一种破骨细胞抑制激素)的表达，并降低破骨细胞生成促进剂的表达。这是第一项报告褪黑激素对破骨细胞活化的抑制作用的研究，其被微重力消除。背景

为了骨骼的正常和健康代谢，需要适当的刺激。在具有微重力的外太空中，钙从骨中损失并且骨质量减少。在外太空长期停留之前和之后测量宇航员的骨密度表明骨量减少。在宇航员在国际空间站长时间停留的时代初期，在微重力条件下阐明成骨细胞和破骨细胞的变化以及对潜在药物作为补救措施进行研究是一项紧迫任务。由于在外太空中难以使用满足体内条件的细胞培养系统，因此需要其他实验模型。

本研究小组由来自33所院校的53位科学家组成，由金泽大学，东京医科大学，冈山大学和富山大学的科学家领导，利用养殖金鱼鳞片研究空间骨质流失的机制。标尺包含羟基磷灰石，骨的基本元素，以及两层的骨基质(骨层：薄的，充分钙化的外层;纤维层：厚的，部分钙化的层)。标度还具有对应于成骨细胞和破骨细胞的细胞。鳞片保护鱼体表面并起到钙的作用。对于淡水鱼，后者的功能值得注意;当鲑鱼游向上游产卵时，众所周知，它们的鳞片变小，以便为鸡蛋提供钙。为达到这个，破骨细胞从鳞片中释放钙。此外，地面实验表明，由于离心，鳞片对激素和超重力的反应与哺乳动物的骨骼非常相似。此外，培养的鳞片可以被认为是用于研究外层空间骨代谢的优秀实验模型，因为鳞片容易获得并且它们可以在低温(4℃)下用于实验约10天而不需要更换培养基。

结果

从鱼皮去除水垢后，再生新的水垢。在这项研究中，使用再生鳞片，因为它们的成骨细胞和破骨细胞活性很高。首先，显示褪黑激素* 1)在鳞片状成骨细胞中产生，并且由于乙酰血清素O-甲基转移酶(一种在褪黑激素合成中重要的酶)的表达降低，褪黑激素合成在空间中减少。

此外，通过比较在补充有褪黑激素的培养基和没有褪黑激素的培养基中培养的鳞片来研究外太空中的褪黑激素功能。该实验揭示，在不含褪黑激素的培养基中培养三天后，许多破骨细胞融合在一起形成多核的活性破骨细胞。这些活跃的破骨细胞扩大了鳞片骨质层的凹槽，增强了鳞片的骨吸收。此外，Rankl* 2)基因(一种增强骨吸收的因子)的表达水平升高，而抑制骨吸收的激素降钙素* 3)基因的表达水平受到抑制。相反，在补充有褪黑激素的培养基中培养的鳞片中，发现Rank1的表达水平被抑制，而降钙素表达处于正常水平，这与破骨细胞功能的抑制基因表达水平一致。

据我们所知，目前尚未对外层空间的褪黑激素水平进行调查。我们认为微重力条件下骨吸收的机制之一可能是降低褪黑激素水平以抑制钙调素的分泌。事实上，其他研究小组报告说，一只猴子的血液降钙素水平在外太空减少，人类血液中的钙调蛋白水平在120天后在头部向下倾斜卧床休息，一种伪微重力实验模型下降低。

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