骨质疏松症等骨骼疾病严重影响全球数亿人的健康,现有疗法常伴有局限性和副作用。因此,研究人员正积极寻找新的生物学靶点,以期开发出更有效的方法来保护或重建骨骼。近日,德国莱比锡大学的科学家们在这一领域取得了突破性进展,他们成功鉴定出GPR133受体,并发现其在维持骨骼强度方面发挥着至关重要的作用,有望成为对抗骨质疏松症的新靶点。
GPR133属于粘附G蛋白偶联受体(adhesion G protein-coupled receptors)家族。这类受体位于细胞表面,帮助细胞响应来自周围环境的信号。尽管粘附G蛋白偶联受体家族的机制尚未完全阐明,但莱比锡大学的最新研究结果强有力地表明,GPR133受体与健康骨骼的形成和维持过程密切相关。
该研究的首席研究员、莱比锡大学鲁道夫·舍恩海默生物化学研究所的伊内斯·利布舍尔(Ines Liebscher)教授解释说:“如果GPR133受体因基因改变而受损,小鼠会在早期表现出骨密度流失的迹象,这与人类的骨质疏松症非常相似。我们利用AP503这种物质——它最近通过计算机辅助筛选被鉴定为GPR133的刺激剂——成功地显著增加了健康小鼠和患有骨质疏松症小鼠的骨骼强度。”这些结果明确指出,GPR133有望成为未来骨质疏松症治疗的宝贵靶点。
研究人员发现,通过AP503刺激GPR133受体,不仅能增强健康小鼠的骨骼强度,对那些已经出现骨质疏松样骨量流失的小鼠也同样有效,这为开发新的治疗策略提供了坚实的基础。
那么,GPR133是如何帮助构建更强壮的骨骼的呢?在骨组织内部,GPR133受体能够响应物理力以及邻近骨细胞之间的相互作用。当受体被激活时,它会启动一系列信号传导,从而改变骨形成细胞(成骨细胞)和骨吸收细胞(破骨细胞)之间的平衡。成骨细胞负责产生新的骨组织,而破骨细胞则作为骨骼正常更新周期的一部分,负责清除旧骨。健康的骨骼依赖于维持这两种过程之间的精确平衡。
GPR133的激活能够促进成骨细胞的活性,同时减少破骨细胞的活性。这种平衡的转变使得骨骼向着更强壮、更耐用的方向发展。AP503似乎模仿了GPR133的自然激活过程,这使得该化合物有可能最终被用于增加骨骼强度或帮助恢复已经减弱的骨骼。一个潜在的应用领域是与绝经相关的骨质疏松症,因为绝经期女性体内激素水平下降会加速骨量流失。
这项发现的意义可能更为广泛,因为AP503可能不仅仅影响骨骼。在之前的一项研究中,莱比锡大学的研究人员已经发现,AP503的激活也能增强骨骼肌。该研究的主要作者、鲁道夫·舍恩海默生物化学研究所的研究员朱莉安娜·莱曼(Juliane Lehmann)博士指出:“此次新发现的骨骼平行强化再次凸显了该受体在老龄化人口医疗应用中的巨大潜力。”
一种能够同时改善骨骼和肌肉强度的疗法,对于老年人来说尤其重要,因为他们常常同时经历这两种组织的衰退。维持更强壮的肌肉可以支持活动能力和稳定性,而更强壮的骨骼则可以降低骨折的脆弱性。
目前,莱比锡大学的团队正在开展多项后续项目,旨在更全面地理解GPR133。研究人员还在探索AP503是否可以应用于其他疾病,并继续研究该受体在全身范围内的更广泛功能。
值得一提的是,莱比锡大学在粘附G蛋白偶联受体研究领域拥有长达十余年的深厚积累。通过协作研究中心1423(“GPCR激活和信号传导的结构动力学”),该大学将粘附G蛋白偶联受体作为重要的研究重点。该项目专注于理解这些受体如何改变形状、被激活以及在细胞内部传递信号。莱比锡大学因此被国际公认为该领域领先的研究中心。
Institution: Rudolf Schönheimer Institute of Biochemistry, Faculty of Medicine, Leipzig University