褪黑激素是一种用于防止太空飞行中骨质流失的潜在药物

为了骨骼正常健康的新陈代谢，需要适当的刺激。在微重力的外层空间，钙从骨骼中流失，骨量减少。在长期呆在外层空间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期停留的早期，弄清微重力条件下成骨细胞和破骨细胞的变化，并研究潜在的药物作为补救措施是一项紧迫的任务。因为利用外太空的细胞培养系统很难满足体内的条件，所以需要其他的实验模型。

这个研究小组由来自33所高校的53名科学家组成，由来自金泽大学、东京医科大学、冈山大学和富山大学的科学家领导。利用人工养殖的金鱼鳞片研究了太空骨丢失的机制。尺子中含有骨骼的基本元素羟基磷灰石和两层骨基质(骨层：薄的、完全钙化的外层；层：厚的、部分钙化的层)。该秤还具有对应于成骨细胞和破骨细胞的细胞(图1)。鱼鳞保护鱼的表面，起到钙的作用。对于淡水鱼来说，后者的作用是值得注意的；当鲑鱼逆流而上产卵时，众所周知它们的鳞片变小是为了给卵提供钙。为了实现这一点，破骨细胞从鳞片中释放钙。此外，地面实验表明，由于离心作用，鳞片对激素和超重力的反应与哺乳动物骨骼非常相似。此外，培养的鳞片可以被认为是研究外层空间骨代谢的一种极好的实验模型，因为鳞片容易获得，并且它们可以在低温(4)下用于大约10天的实验，而无需改变培养基。

[结果]

鱼皮去鳞后，再生新鳞。在这项研究中，使用再生鳞片，因为它们具有高活性的成骨细胞和破骨细胞。首先，表明在鳞状成骨细胞中产生褪黑激素* 1)，并且由于乙酰血清素O-甲基转移酶(褪黑激素合成中的重要酶)的表达减少，在空间中褪黑激素合成减少(图2a)。

此外，通过比较在添加褪黑激素的培养基和不添加褪黑激素的培养基中培养的鳞片，研究了褪黑激素在外层空间的功能。实验显示，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活性破骨细胞。这些活跃的破骨细胞扩大鳞片骨层中的凹槽，并增强鳞片的骨吸收。此外，Rankl* 2)基因(增强骨吸收的因子)的表达水平增加，而降钙素* 3基因(抑制骨吸收的激素)的表达水平受到抑制。相反，在补充了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，而降钙素的表达处于正常水平，这与抑制破骨细胞功能的基因的表达水平一致(图2b-e)。

据我们所知，外太空的褪黑激素水平还没有被调查过。我们认为微重力下骨吸收的机制之一可能是降低褪黑激素水平来抑制钙调素的分泌(图3)。事实上，其他研究小组报告称，在外太空中，一只猴子血液中的降钙素水平下降，而在头部向下倾斜的卧床休息120天后，人类血液中的钙调素水平在伪微重力实验模型中下降。

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