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为探究铁调素（Hepcidin）在失重诱导骨丢失中的作用，研究人员以 Hepcidin 敲除小鼠为对象，发现其加剧后肢去负荷骨丢失。
在浩瀚的宇宙探索中，宇航员们面临着一个棘手的健康问题 —— 长时间处于失重状态下，他们的骨骼会逐渐流失。这就好比失去了 “建筑工人” 的高楼，随着时间推移，变得脆弱不堪。而铁元素，这个在人体中扮演着重要角色的 “小角色”，在骨骼健康方面却有着大作用。铁过量会像一个破坏分子，对骨骼造成损害，影响骨重塑过程。铁调素（Hepcidin）作为调节人体铁平衡的关键 “指挥官”，其缺乏会导致铁过载，过多则会引发缺铁。然而，在失重环境下，铁调素对骨骼健康的影响一直是个未解之谜。为了揭开这个谜团，西北工业大学的研究人员展开了一项深入研究，相关成果发表在《BMC Musculoskeletal Disorders》杂志上。
研究人员主要运用了后肢去负荷（HLU）模型和随机定位机（RPM）系统这两个关键技术方法。后肢去负荷模型模拟了失重状态下小鼠后肢所受机械负荷减少的情况，而随机定位机系统则在体外模拟失重环境。此外，研究还用到了微 CT、免疫印迹、ELISA 等技术来检测各项指标。实验动物选用 8 周龄雄性野生型（WT）和 Hepcidin 基因敲除（Hamp-/-）的 C57BL/6 小鼠。
研究结果如下：
- Hepcidin 水平评估：通过 ELISA 试剂盒和 Western blot 分析发现，HLU 组小鼠血清和肝脏中的 Hepcidin 水平低于对照组。
- 对骨密度（BMD）和骨矿物质含量（BMC）的影响：DXA 扫描技术显示，HLU 降低了两种基因型小鼠股骨的 BMD 和 BMC，Hamp-/-小鼠的股骨 BMD 和 BMC 比 Hamp+/+小鼠更低，且 Hepcidin 状态和后肢去负荷之间无相互作用。
- 对骨微观结构的影响：μCT 结果表明，HLU 导致两种基因型小鼠骨体积分数和连接密度降低，骨小梁分离增加；Hamp-/-小鼠的这些指标变化更明显。在皮质骨方面，HLU 降低了皮质厚度和皮质面积，Hamp-/-减少了对照小鼠的皮质厚度，但对皮质面积和总面积无影响，且两者之间无相互作用。
- 对生物力学性能的影响：在 HLU 小鼠中，胫骨的极限载荷、弹性模量等生物力学性能降低；Hamp-/-小鼠的极限载荷和弹性模量更低，但极限应力和刚度不受影响，Hepcidin 状态和后肢去负荷之间无相互作用。
- 对血清骨形成和骨吸收标志物的影响：HLU 降低了两种基因型小鼠血清中 I 型前胶原氨基端前肽（PINP，一种常用的骨形成标志物）水平，增加了抗酒石酸酸性磷酸酶 5b（Trap-5b，骨吸收标志物）水平；Hamp-/-降低了对照和 HLU 小鼠血清 PINP 水平，升高了对照小鼠血清 Trap-5b 水平，两者之间无显著相互作用。
- 对铁水平的影响：铁染色和原子吸收技术检测结果显示，HLU 增加了两种基因型小鼠肝脏和骨骼中的铁水平，Hamp-/-小鼠的铁水平更高，且两者之间无相互作用。
- 对氧化应激标志物的影响：统计数据表明，HLU 增加了 Hamp-/-小鼠血清丙二醛（MDA，脂质过氧化终产物）和超氧化物歧化酶（SOD，抗氧化酶）水平，Hamp-/-也升高了对照和 HLU 小鼠血清 MDA 和 SOD 水平，且 Hepcidin 状态和后肢去负荷在血清 MDA 水平上存在显著相互作用。
- 对成骨细胞分化能力的影响：RPM 抑制了两种基因型小鼠原代成骨细胞的碱性磷酸酶（ALP）活性和矿化能力，Hamp-/-小鼠的原代成骨细胞 ALP 活性和矿化能力更低，Hepcidin 状态和 RPM 之间无相互作用。
- 对成骨细胞中蛋白质表达的影响：RPM 下调了两种基因型小鼠原代成骨细胞中低密度脂蛋白受体相关蛋白 6（LRP6）、β- 连环蛋白（β-catenin）和 Runx2 蛋白水平，上调了硬化蛋白（SOST，Wnt 通路抑制因子）蛋白水平；Hamp-/-抑制了对照和 RPM 组原代成骨细胞中 LRP6 和 β-catenin 蛋白水平，抑制了对照小鼠原代成骨细胞中 Runx2 蛋白水平，Hepcidin 状态和 RPM 之间无相互作用。
研究结论和讨论部分指出，Hepcidin 基因敲除加剧了小鼠后肢去负荷诱导的骨丢失，这主要是因为成骨细胞活性降低。机制上，Hepcidin 基因敲除可能通过影响 Wnt/β-catenin 信号通路，抑制成骨细胞分化，进而导致骨形成减少。此外，研究还发现铁过载和氧化应激在这一过程中起到重要作用。Hepcidin 基因敲除导致铁过载，进而引发氧化应激，加剧骨丢失。不过，该研究也存在一些局限性，如样本量有限、机制探索不够深入、缺乏对其他信号通路的研究以及缺乏破骨细胞相关实验等。但总体而言，这项研究为深入理解失重环境下骨丢失的机制提供了新的视角，为预防和治疗相关骨骼疾病提供了潜在的理论依据和治疗靶点。
