Остеокальцин обеспечивает нормальную миелинизацию в мозге мыши

Остеокальцин (OCN) — это гормон костного происхождения, необходимый для развития мозга и когнитивной функции. Однако механизм его действия в центральной нервной системе до сих пор был неясен. Ученые из Шеньчженьского института передовых технологий (Китай) показали на мышах, что остеокальцин обеспечивает нормальную миелинизацию и созревания олигодендроцитов в мозге мыши.

Остеокальцин кодируется двумя генами, Bglap1 и Bglap2. Авторы новой работы с помощью системы CRISPR-Cas9 получили мышей OCN^−/− с нокаутом обоих генов. У этих мышей остеокальцин не содержался ни в спинномозговой жидкости, ни в плазме крови. При этом у них наблюдалась усиленная миелинизация в центральной нервной системе: ПЦР в реальном времени и вестерн-блоттинг показали повышенную экспрессию миелиновых белков MBP, PLP1, и MAG в спинном мозге, мозолистом теле и мозжечке.

С помощью электронной микроскопии ученые сравнили толщину миелиновой оболочки у мышей OCN^−/− и мышей дикого типа. У нокаутных животных в возрасте 30 дней миелиновый слой оказался заметно толще. Различия сохранялись и во взрослом возрасте — в 2 и 10 месяцев. Однако плотность миелина у мышей, дефицитных по остеокальцину, была меньше обычной.

Чтобы определить, как влияет остеокальцин на миелинизацию во взрослом возрасте, ученые вводили этот гормон в желудочки мозга мышей OCN^−/− в течение 10 дней. У мышей замедлялась дифференциация олигодендроцитов — глиальных клеток, создающих миелиновую оболочку в ЦНС, и снижалась экспрессия белков миелина MBP, PLP1 в белом веществе. Блокада остеокальцина с помощью антител у мышей дикокого типа приводила к значительному повышению экспрессии PLP1 и MBP в области мозолистого тела. Таким образом, остеокальцин регулирует миелинизацию и дифференциацию олигодендроцитов.

Для выяснения внутриклеточного механизма, который запускается гормоном в олигодендроцитах, ученые провели глубокое РНК-секвенирование и проанализировали паттерны экспрессии генов всего генома мышей OCN^−/− и дикого типа. У нокаутных по остеокальцину мышей была повышена экспрессия 233 генов по сравнению с диким типом. Среди них были гены факторов транскрипции, ответственных за миелинизацию, в частности, фактора Myrf. ПЦР в реальном времени подтвердила: экспрессия Myrf отрицательно коррелирует с присутствием остеокальцина и дозозависимо ингибируется этим гормоном. Авторы считают, что именно Myrf, находясь под влиянием остеокальцина, поддерживает и запускает миелинизацию.

Кроме того, был найден рецептор остеокальцина в олигодендроцитах. С помощью РНК-секвенирования ученые выяснили, что у нокаутных по остеокальцину мышей повышается экспрессия рецептора GPR37. Они показали в экспериментах in vitro, что остеокальцин напрямую взаимодействует с GPR37 и запускает серию внутриклеточных ответов как в гетерологичных системах, так и в клетках олигодендроцитов. Кроме того, у мышей с нокаутом GPR37 наблюдалась повышенная экспрессия миелиновых белков, что говорит об участии данного рецептора в миелинизации.

Результаты исследования могут быть полезны для разработке терапии заболеваний, при которых страдает миелиновая оболочка, таких как рассеянный склероз.