醫療

骨骼具有內分泌調節功能

【專家觀點】
骨骼具有內分泌調節功能 圖/Shutterstock kckate16

維護健康的生命,需維護外在和內在環境的平衡,讓生理機能處於恆定狀態。這種恆定需要許多系統的協調,才能適當運作。近年來研究顯示,骨骼可分泌一些蛋白質和荷爾蒙,具有調節功能,儼然就是一個內分泌器官。

先前研究證實,骨骼會分泌兩種與內分泌功能有關的荷爾蒙,即成纖維細胞生長因子23(Fibroblast growth factor 23,FGF23)和骨鈣素(osteocalcin),其中FGF-23由骨骼所分泌,主要為造骨細胞,分泌後可作用在副甲狀腺及腎小管細胞膜上的FGF-23受體,調節副甲狀腺素及活性維生素D的合成及分泌,進而調節體內鈣離子及磷酸鹽的代謝,增加腎臟排泄磷酸鹽到體外,使血磷下降。異常升高時會引起低血磷濃度和骨鬆,甚至引起骨折。

造骨細胞可合成和分泌骨鈣素(osteocalcin),此蛋白質含有49個胺基酸,臨床上可用為骨代謝的骨合成指標,但近來的研究顯示,骨鈣素可增高胰臟的胰小島合成和分泌胰島素量,以及組織對胰島素的敏感度,因此具有調節葡萄糖代謝恆定的功能,與糖尿病的關係頗受重視。

最近發現造骨細胞可分泌一個新蛋白質,即脂質載運蛋白-2(Lipocalin,LCN2),先導研究發現,脂質載運蛋白-2與胰臟和胰島素分泌息息相關。利用剔除脂質載運蛋白-2基因的小鼠研究發現,其胰小島顯得較小,胰島素分泌量較低;其次利用藥物造成胰臟β細胞壞死量達75%而致高血糖的糖尿病小鼠動物模式,給予外源性的脂質載運蛋白-2時,可增加胰小島數目,β細胞量增多,外觀增大,且胰島素量增高3倍,使胰臟內的胰島素含量增高,減少死亡率。顯示造骨細胞所分泌的脂質載運蛋白-2會經由胰島素分泌增加,改善葡萄糖耐受性和胰島素敏感度,以維持葡萄糖代謝的恆定。

這種由造骨細胞所分泌的脂質載運蛋白-2,也會穿過血液腦部障壁(blood–brain barrier)進入腦脊髓液,到達下視丘,與神經元的受體結合,引發壓食反應,進而抑制攝食量,達到減重的效果。此外,去除小鼠模式的脂質載運蛋白-2 基因的表現時,會出現過度攝食行為,增大體內脂肪量和體重,且胰小島β細胞功能變差。探討脂質載運蛋白-2與肥胖關係的研究發現,正常體重和過重受試者在進食後45-90分鐘內,血清的脂質載運蛋白-2量增高10-54%,且會降低飢餓感,其中正常體重者增加16-54%,過重受試者增加10-16%。相反地,肥胖者和重度肥胖者在進食後45-60分後,其血清中脂質載運蛋白-2反而下降16-20%。可見過重者和肥胖者的代謝失調,導致進食後脂質載運蛋白-2分泌量低於正常體重者,可能是造成體重異常的可能機制之一。其次,接受跑步機訓練運動前,肥胖者的脂質載運蛋白-2量為152.4±29.3 µg/l,高於正常體重者(141±36.5 µg/l),運動後肥胖者的脂質載運蛋白-2量增為176.9±30.5µg/l,正常體重者則增為155.7±37.3µg/l,可進一步說明運動對減重的效果。脂質載運蛋白-2減少攝食量和增進胰臟β細胞增殖和數量,可改善肥胖引起的葡萄糖不耐性和胰島素阻抗性。前述種種證據顯示,骨骼確確實實是一種內分泌器官。

(本文作者為臺大醫學院骨科教授、主任)