心理所發表綜述文章總結骨關節炎中的骨-腦雙向調節機制

近期，中國科學院心理研究所涂毅恒研究員團隊從骨-腦軸的視角系統總結了OA進展中的雙向調節機制，并探討了該領域臨床前及臨床研究相關的轉化工作。

骨骼與大腦的雙向調節涉及復雜且動態的機制，不僅有助于維持健康狀態下的穩態，還與OA等疾病的發生發展密切相關。神經通路在傳遞OA疼痛信息中發揮著關鍵作用，構成了骨骼系統與大腦之間最直觀的交流途徑（圖1）。外周炎癥引發的持續痛覺刺激可能導致神經炎癥，重塑自下而上和自上而下的神經通路，甚至影響大腦的結構和功能。

圖1. OA疼痛的神經機制

其次，骨骼與大腦之間還通過廣泛的分子信號進行雙向調節（圖2）。大腦通過釋放垂體激素、神經肽和神經遞質“向下”調節骨骼功能，并參與OA的病理過程；同時，在OA中異常表達的骨源性因子可能會擾動其自身介導的“向上”信號，影響大腦的行為與認知；而免疫系統作為重要中介，也在骨與大腦的雙向調節中扮演著關鍵角色。晝夜節律機制進一步凸顯了骨骼與大腦的緊密聯系，其紊亂可能誘發OA的發展，而OA也會造成晝夜節律的失調。此外，遺傳學研究也揭示了骨-腦雙向調節的遺傳基礎，表明在結構和疾病層面，骨骼和大腦都具有共同的遺傳變異。這些對骨-腦軸在OA病理生理作用的深入理解，為開發精準有效的治療靶點帶來了新的契機。

圖2. 骨骼與大腦之間分子信號的雙向調節

近年來，越來越多的研究致力于將這些發現轉化為臨床實踐，并取得了一定進展（圖3）。例如，非侵入性腦刺激技術，如經顱磁刺激（TMS）和經顱直流電刺激（tDCS），已被證實在減輕OA疼痛方面有所療效。此外，針對腦源性分子信號或其受體的藥物干預也展現了積極的效果。調節晝夜節律的方法同樣被發現能夠有效減緩OA的進展。這些新興的、靶向骨-腦軸的OA治療手段在緩解疼痛、抑制炎癥、減少軟骨退化以及保護腦功能方面展現出廣闊前景，但其臨床應用仍需進一步深入研究和驗證。

圖3. 通過骨-腦軸管理OA

盡管圍繞“骨-腦軸在 OA 中的作用”已開展了大量研究，但這一話題仍然未得到充分探討。因此，迫切需要進一步研究來揭示其在OA發生和發展過程中的具體機制。未來的研究應考慮到不同疾病階段中骨骼與大腦雙向調節的因果關系及調節模式，以識別潛在的靶點，從而推動早期診斷、干預和治療。此外，值得強調的是，預防OA不僅對關節健康至關重要，同時也有助于維護大腦健康，促進整體生理平衡。

該研究獲得了國家自然科學基金項目、科技創新2030-腦科學與類腦研究重大項目、中國科學院心理研究所研究經費和中國科協青年人才托舉工程項目的支持。

相關成果已在線發表于Trends in Molecular Medicine。心理所在讀碩士生唐藝嵐為論文第一作者，心理所涂毅恒研究員為論文通訊作者。

論文信息：

Tang, Y.L., Wang, Z.Y., Cao, J., & Tu, Y.H. (2024). Bone–brain crosstalk in osteoarthritis: Pathophysiology and interventions. Trends in Molecular Medicine. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2024.09.006