Serotonin and Skeletal Health

血清素和骨骼健康

基本信息

项目摘要

Serotonin is a key regulator of bone metabolism in animals. Murine models show that central (brain) serotonin positively regulates bone mass by inhibiting the deleterious effects of the sympathetic nervous system on osteoblasts. In mice, selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) have time-dependent effects. Acutely, SSRIs directly inhibit osteoclastic bone resorption, but with chronic use the central effect of SSRIs predominate causing bone loss by increasing sympathetic nervous system (SNS) tone, which counteracts the early effects on resorption and reduces bone formation. In contrast, the role of endogenous serotonin in regulating human skeletal health is not well delineated. Recent work, however, indicates that (SSRIs) increase the risk of fracture by two times, but the mechanisms by which SSRIs do so in humans have not been clearly defined. Most human studies have focused on assessing areal bone mineral density and have not considered the important time-dependent effects of SSRIs, which has led to conflicting data. The effects of SSRIs on muscle function, which may also contribute to fracture risk, have only started to be explored. We have begun to make progress in this area using a multimodal approach with dual x-ray absorptiometry (DXA), high-resolution peripheral quantitative computed tomography (HRpQCT), body composition and measurement of physical function. Our data indicate this is a useful approach. Our recent work shows antidepressant use is associated with reduced physical performance as well as cortical deterioration, the latter of which can be detected with DXA and HR- pQCT. Supporting a role for serotonin in particular, participants taking antidepressants with moderate or high affinity for the serotonin transporter (such as SSRIs and serotonin norepinephrine reuptake inhibitors) had cortical deficits that were not present in those using other categories of antidepressants. Utilizing, DXA HRpQCT, transiliac bone biopsy as well as novel assays assessing osteoblast proliferation, differentiation and gene expression, the goal of this proposal is to determine if the tissue, cellular and molecular mechanisms by which SSRIs act on the musculoskeletal system in humans is analogous to those demonstrated in murine models. The overarching hypothesis of this proposal is that chronic use of SSRIs and antidepressants with high/moderate serotonin transporter affinity decrease bone formation by increasing sympathetic tone, which leads to bone loss and fracture. Effects on muscle mass and function will also be investigated. This work will help elucidate the role of serotonin as a regulator of human musculoskeletal health and guide the development of musculoskeletal screening and treatment strategies in those taking SSRIs and other antidepressants. Because long-term SSRI use is common, detrimental effects on skeletal health are important to elucidate and mitigate. Moreover, doing so may provide insight into targetable human musculoskeletal regulators.
血清素是动物骨代谢的关键调节剂。小鼠模型显示中枢(大脑)血清素 通过抑制交感神经系统对骨量的有害影响来积极调节骨量 成骨细胞。在小鼠中,选择性血清素再摄取抑制剂(SSRI)具有时间依赖性作用。严重的是, SSRIs 直接抑制破骨细胞骨吸收,但长期使用 SSRIs 的中枢作用占主导地位 通过增加交感神经系统 (SNS) 音调导致骨质流失,从而抵消早期影响 影响吸收并减少骨形成。相比之下,内源性血清素在调节人体中的作用 骨骼健康状况尚不清楚。然而,最近的研究表明(SSRIs)会增加骨折的风险 两倍,但 SSRIs 在人类中发挥作用的机制尚未明确定义。最多 人类研究的重点是评估面积骨矿物质密度,并没有考虑到重要的因素 SSRIs 的效果具有时间依赖性,这导致数据相互矛盾。 SSRIs 对肌肉功能的影响, 这也可能导致骨折风险,这一点才刚刚开始被探索。我们已经开始取得进步 在该领域使用双 X 射线吸收测定法 (DXA)、高分辨率外围设备的多模式方法 定量计算机断层扫描 (HRpQCT)、身体成分和身体功能测量。我们的 数据表明这是一种有用的方法。我们最近的研究表明,抗抑郁药的使用与减少 身体机能以及皮质退化,后者可以通过 DXA 和 HR- 检测到 pQCT。服用中度或高度抗抑郁药的参与者尤其支持血清素的作用 对血清素转运蛋白(例如 SSRI 和血清素去甲肾上腺素再摄取抑制剂)的亲和力 使用其他类别抗抑郁药的人不存在的皮质缺陷。利用 DXA HRpQCT、经髂骨活检以及评估成骨细胞增殖、分化和 基因表达,该提案的目标是确定组织、细胞和分子机制是否通过 SSRIs 对人类肌肉骨骼系统的作用与在小鼠中所证实的类似 模型。该提案的总体假设是长期使用 SSRIs 和抗抑郁药 高/中血清素转运蛋白亲和力通过增加交感神经张力来减少骨形成,这 导致骨质流失和骨折。还将研究对肌肉质量和功能的影响。这项工作将 帮助阐明血清素作为人类肌肉骨骼健康调节剂的作用并指导发育 服用 SSRIs 和其他抗抑郁药的患者的肌肉骨骼筛查和治疗策略。 由于长期使用 SSRI 很常见,因此必须阐明和确定其对骨骼健康的有害影响。 缓解。此外,这样做可以深入了解有针对性的人类肌肉骨骼调节剂。

项目成果

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