甲狀旁腺是人體的分泌腺之一，主要功能為分泌甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)，調節機體内鈣、磷的代謝。甲狀旁腺功能亢進症（甲旁亢）是甲狀旁腺激素分泌異常引起的一類内分泌疾病，在臨床上主要表現為高鈣血症、情緒異常、骨質流失等症狀，手術切除、藥物治療等傳統治療手段效果并不完美。
南方+記者獲悉，2月9日，中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）腦認知與腦疾病研究所、深港腦科學創新研究院楊帆團隊的最新研究成果發表于《自然-通訊》。研究團隊曆時5年，創新性地将光遺傳技術運用于甲狀旁腺素的分泌調控，并自主研發了鈣響應自動光調控系統，能夠實作對甲狀旁腺素分泌的精準節律性調節，進而幹預繼發性甲旁亢引發的骨丢失症狀。
該研究拓展了光遺傳技術在骨與内分泌研究領域的應用，并為推進光遺傳技術的臨床轉化提供科學依據。深圳先進院楊帆研究員、深圳市人民醫院腎内科張欣洲主任為共同通訊作者；深圳先進院副研究員劉運輝、博士後張路與深圳市人民醫院胡楠博士為共同第一作者；深圳先進院為第一機關。
論文上線截圖。
PTH失調？用“光”調控
據深圳先進院科研人員介紹，甲狀旁腺素的分泌有着節律性的生理規律，當人體血鈣濃度降低時，甲狀旁腺素分泌會升高，分别作用于骨、腎髒以及小腸等器官促進鈣釋放與吸收，進而上調人體血鈣的濃度；而當血鈣濃度升高時，甲狀旁腺素的分泌則會降低，進而促使血鈣回落至正常水準。
這個生理過程中，甲狀旁腺細胞上的鈣敏感受體起着“監測器”作用，它能夠感受血鈣濃度來實作對甲狀旁腺素的分泌調控。然而，這個“監測器”在繼發性甲旁亢患者中卻無法發揮作用。
楊帆表示:“甲狀旁腺素在維持鈣磷平衡和骨代謝中發揮重要作用，在病理情況下由于鈣敏感受體無法精确感受血鈣濃度變化，進而使得甲狀旁腺素分泌異常，導緻機體出現鈣磷代謝紊亂和骨丢失等症狀，目前尚無實作甲旁腺素精準節律性調節的理想方法。”
節律性光調控甲狀旁腺素分泌幹預骨丢失。（受訪科研團隊供圖）
據悉，深圳先進院楊帆團隊緻力于神經調控骨代謝的研究多年，此次研究團隊與深圳市人民醫院合作，在繼發性甲旁亢患者來源的樣本中發現，利用光遺傳學手段能夠精準地調控甲狀旁腺激素的分泌。
“光遺傳手段是一種光控技術，就像打開了燈光的開關一樣，當我們通過病毒載體将光敏感蛋白‘運送’進入甲狀旁腺主細胞後，以光刺激的方式能夠激活細胞内的分子通路，有效抑制甲狀旁腺素的合成與分泌，實作對甲狀旁腺素進行精準調控。”劉運輝表示。
實作節律性調節 改善骨丢失
張欣洲表示:“在針對甲旁亢的臨床治療中，目前主要手段包括甲狀旁腺手術切除，或對患者施以藥物治療。以手術切除為例，增生的甲狀旁腺被切除後，盡管能減少甲旁狀腺素的分泌，但不能精準節律性地調控甲狀旁腺素分泌，使其生理性調節無法實作，患者的高鈣血症和骨丢失症狀也不能完全得到緩解。”
為研究光調控甲狀旁腺素分泌的生理意義，研究人員分别建立了低鈣高磷飲食誘導的繼發性甲旁亢大鼠模型和人源甲狀旁腺組織移植的裸鼠模型。實驗結果表明，光敏感蛋白可以在動物的甲狀旁腺上進行表達，通過光調控可以有效抑制甲旁亢動物模型的甲狀旁腺素分泌。
研究人員進一步開發了鈣響應自動光調控系統，該系統能夠幫助甲狀旁腺細胞自動響應細胞外的血鈣濃度變化，進而實作對甲狀旁腺素的生理性調控。
“更為重要的是，我們通過節律性地抑制甲狀旁腺素分泌，有效調節了骨重塑程序，促進骨的生成并抑制骨吸收；我們發現，利用光調控甲狀旁腺組織後，小鼠松質骨的成骨細胞數量增加，破骨細胞數量下降。”楊帆表示，利用光遺傳技術實作甲狀旁腺素節律性的調控，能夠有效幹預骨代謝，改善甲旁亢動物模型的骨丢失，為臨床幹預甲狀旁腺素分泌異常增高導緻的骨丢失提供新思路、新方法。
一直以來，光遺傳手段常被用于研究和解析大腦神經環路，拓展光遺傳手段的臨床應用是業内關注的重要方向。此次研究團隊創新性地将光遺傳技術用于研究調控甲狀旁腺素分泌，不僅在臨床上拓展了光遺傳技術的應用領域，更為臨床疾病的研究治療手段提供了新思路。
楊帆表示，研究團隊将進一步與醫院緊密合作，推動光遺傳技術調控甲狀旁腺素的臨床轉化，為甲旁亢等相關疾病的治療提供更切實的幫助。
【記者】馬芳
【作者】 馬芳
【來源】 南方報業傳媒集團南方+用戶端