心理所发表综述文章总结骨关节炎中的骨-脑双向调节机制

近期，中国科学院心理研究所涂毅恒研究员团队从骨-脑轴的视角系统总结了OA进展中的双向调节机制，并探讨了该领域临床前及临床研究相关的转化工作。

骨骼与大脑的双向调节涉及复杂且动态的机制，不仅有助于维持健康状态下的稳态，还与OA等疾病的发生发展密切相关。神经通路在传递OA疼痛信息中发挥着关键作用，构成了骨骼系统与大脑之间最直观的交流途径（图1）。外周炎症引发的持续痛觉刺激可能导致神经炎症，重塑自下而上和自上而下的神经通路，甚至影响大脑的结构和功能。

图1. OA疼痛的神经机制

其次，骨骼与大脑之间还通过广泛的分子信号进行双向调节（图2）。大脑通过释放垂体激素、神经肽和神经递质“向下”调节骨骼功能，并参与OA的病理过程；同时，在OA中异常表达的骨源性因子可能会扰动其自身介导的“向上”信号，影响大脑的行为与认知；而免疫系统作为重要中介，也在骨与大脑的双向调节中扮演着关键角色。昼夜节律机制进一步凸显了骨骼与大脑的紧密联系，其紊乱可能诱发OA的发展，而OA也会造成昼夜节律的失调。此外，遗传学研究也揭示了骨-脑双向调节的遗传基础，表明在结构和疾病层面，骨骼和大脑都具有共同的遗传变异。这些对骨-脑轴在OA病理生理作用的深入理解，为开发精准有效的治疗靶点带来了新的契机。

图2. 骨骼与大脑之间分子信号的双向调节

近年来，越来越多的研究致力于将这些发现转化为临床实践，并取得了一定进展（图3）。例如，非侵入性脑刺激技术，如经颅磁刺激（TMS）和经颅直流电刺激（tDCS），已被证实在减轻OA疼痛方面有所疗效。此外，针对脑源性分子信号或其受体的药物干预也展现了积极的效果。调节昼夜节律的方法同样被发现能够有效减缓OA的进展。这些新兴的、靶向骨-脑轴的OA治疗手段在缓解疼痛、抑制炎症、减少软骨退化以及保护脑功能方面展现出广阔前景，但其临床应用仍需进一步深入研究和验证。

图3. 通过骨-脑轴管理OA

尽管围绕“骨-脑轴在 OA 中的作用”已开展了大量研究，但这一话题仍然未得到充分探讨。因此，迫切需要进一步研究来揭示其在OA发生和发展过程中的具体机制。未来的研究应考虑到不同疾病阶段中骨骼与大脑双向调节的因果关系及调节模式，以识别潜在的靶点，从而推动早期诊断、干预和治疗。此外，值得强调的是，预防OA不仅对关节健康至关重要，同时也有助于维护大脑健康，促进整体生理平衡。

该研究获得了国家自然科学基金项目、科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目、中国科学院心理研究所研究经费和中国科协青年人才托举工程项目的支持。

相关成果已在线发表于Trends in Molecular Medicine。心理所在读硕士生唐艺岚为论文第一作者，心理所涂毅恒研究员为论文通讯作者。

论文信息：

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