การที่เราจะป้องกันหรือลดอุบัติการณ์ของโรคกระดูกพรุนและ Metabolic bone disease อื่น ๆ ในผู้สูงอายุ ซึ่งเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของประชากรสูงอายุนั้น เราจะต้องมีความเข้าใจถึงปัจจัยที่มีผลต่อมวลกระดูก สาเหตุของพยาธิสรีรวิทยาตลอดจนปัจจัยที่จะช่วยชะลอการเสียมวลกระดูกเครือข่ายวิจัยด้านแคลเซียมและกระดูกจึงมีวัตถุประสงค์ที่จะใช้การวิจัยสหสาขาค้นคว้าให้ได้องค์ความรู้ที่เป็นองค์รวม ตั้งแต่กลไกการดูดซึมแคลเซียมที่ลำไส้ วัฎจักรการสร้าง-สลายกระดูก และปัจจัยควบคุมต่างๆ เพื่อให้ความรู้เหล่านี้สามารถใช้เป็นฐานต่อยอดสู่การพัฒนาวิธีป้องกัน การวินิจฉัยและการรักษาต่อไป การวิจัยแบ่งเป็นสองส่วน คือ การวิจัยบทบาทของโพรแลคตินในฐานะฮอร์โมนควบคุมสมดุลแคลเซียมและกระดูก โดยเฉพาะในแม่ที่ตั้งท้องและให้นมลูก และการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการควบคุมวัฎจักรการสร้าง-สลายกระดูก (bone turnover) โดยระบบประสาท การวิจัยของเราในสัตว์ทดลองและเซลล์เพาะเลี้ยงพบว่า โพรแลคตินเป็นฮอร์โมนที่ทำให้ร่ายกายของแม่มีแคลเซียมในเลือดเพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของลูกในท้อง และสำหรับการสังเคราะห์น้ำนมเลี้ยงลูกอ่อน โดยมีผลกระตุ้นการดูดซึมแคลเซียมที่ลำไส้ทั้งการดูดซึมแบบผ่านเซลล์โดยใช้พลังงาน ATP (transcellular active transport) และแบบขนส่งผ่านช่องระหว่างเซลล์แบบไม่ใช้ ATP โดยตรง (paracellular transport) การที่แม่หนูมีระดับของโพรแลคตินในเลือดสูงมากเป็นเวลานาน เช่น 75-100 นาโนกรัม/มิลลิลิตรในช่วงท้อง และ 200-300 นาโนกรัม/มิลลิลิตรในช่วงหลังคลอดจะมีผลระยะยาวทำให้เซลล์ดูดซึมสร้างโปรตีนขนส่งแคลเซียมแบบผ่านเซลล์มากขึ้น เช่น ช่องขนส่งแคลเซียมชนิด TRPV6 TRPV5 โปรตีนจับแคลเซียม Calbindin D9k และลดการสร้างโปรตีนควบคุม tight junction เช่น occludin และ ZO-1 ทำให้แคลเซียมผ่านช่องระหว่างเซลล์ได้ดีขึ้น การเพิ่มการขนส่งแคลเซียมถึง 2 เท่าจากภาวะปกตินี้ เราเรียกว่า เป็นขั้น -1 (Step -1) การดูดซึมแคมเซียมขั้น -1 นี้จะถูกกระตุ้นให้สูงมากขึ้นอีกเป็นขั้น -2 (Step-2) เมื่อระดับของโพรแลคตินในเลือดพุ่งขึ้นไปถึง 600-800 นาโนกรัม/มิลลิลิตร เช่น 15-90 นาทีหลังลูกดูดนม ขั้น- 2 นี้ ใช้กลไกการตอบสนองระดับเซลล์อย่างเฉียบพลันและไม่ใช้การแสดงออกของยีนขนส่งแคลเซียม ความรู้ที่ได้จากการวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ เช่น ให้คำแนะนำแก่แม่ที่ให้นมลูกว่าควรดื่มนมหรือรับประทานแคลเซียมเสริมประมาณ 30 นาทีก่อนให้ลูกดูดนม ทั้งนี้เพราะระดับโพรแลคตินที่พุ่งสูงขึ้นในขั้น -2 นี้จะทำให้แม่ดูดซึมแคลเซียมได้เพิ่มมากขึ้น เป็นผลให้มีแคลเซียมเพียงพอในการผลิตน้ำนม โดยร่างกายไม่จำเป็นต้องดึงแคลเซียมมาจากกระดูก ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในระยะยาว นอกจากนั้นเรายังพบว่าโพรแลคตินมีผลกระตุ้นวัฎจักรการสร้าง-สลายกระดูก โดยมีส่วนทำให้มีการสะสมแคลเซียมในกระดูกของแม่ในช่วงตั้งท้อง และกระตุ้นการสลายกระดูกหลังคลอดเพื่อดึงแคลเซียมมาใช้ผลิตน้ำนม เราได้พิสูจน์ว่าโพรแลคตินสามารถออกฤทธิ์โดยตรงที่เซลล์กระดูกออสติโอบลาสท์โดยมีผลกระตุ้นการหลั่ง RANKL และลดการหลั่ง Osteoprotegerin เพื่อกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์สลายกระดูกออสติโอคลาสท์ องค์ความรู้ใหม่เกี่ยวกับโพรแลคตินนี้ได้ตีพิมพ์เป็นบทความปริทัศน์ใน Trends in Endocrinology & Metabolism 2010 Vol.21,pp. 395-456 ในการศึกษาส่วนที่สองเกี่ยวกับระบบประสาทและการควบคุมวัฎจักรการสร้าง-สลายกระดูก (Bone turnover) เราได้พบว่านอกจากการกระตุ้นของระบบซิมพาเตติกผ่านทางตัวรับอดริเนอจิกชนิด เบต้า-2 (β2-AR) และ อัลฟ่า-1 (α1-AR) ซึ่งเป็นที่ทราบกันแล้วนั้น เรายังพบว่าการควบคุมเกิดขึ้นผ่านตัวรับอดริเนอจิก เบต้า 3 (β3-AR) ด้วย มีผลทำให้เซลล์ต้นแบบเจริญไปเป็นเซลล์ออสติโอบลาสท์เร็วขึ้น แต่ถ้าใช้ยายับยั้ง β3-AR ในขนาดยาต่ำๆกลับมีผลกระตุ้นการสร้างกระดูก โดยปกติแล้วการป้องกันไม่ให้สูญเสียมวลกระดูกมักใช้ยาลดการสลายกระดูก ทั้งนี้เนื่องจากไม่ค่อยมีปัจจัยหรือยาที่สามารถกระตุ้นการสร้างกระดูกอย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นผลการวิจัยนี้จึงมีประโยชน์มากและสามารถต่อยอดสู่การพัฒนายา β3-AR เพื่อใช้เป็นตัวเร่งอัตราการสร้างกระดูกได้ อนึ่งวัฎจักรของการสร้าง-สลายกระดูกนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการขนส่งสารอิเล็กโทรไลท์ระหว่างน้ำกระดูก (bone fluid) กับเลือด ซึ่งในปัจจุบันมีสมมติฐานว่าการขนส่งจะถูกควบคุมโดยเยื่อเมมเบรนที่ผิวกระดูก (bone membrane) ที่เกิดจากการเรียงตัวของเซลล์ออสติโอบลาสท์ที่ต่อกันเป็นแผ่น epithelium เราได้พิสูจน์คุณสมบัติของเยื่อเมมเบรนนี้โดยตรวจพบการแสดงออกของ mRNA ของโปรตีนที่เป็นตัวบ่งชี้ความเป็น epithelium tight junction ได้แก่ (ZO-1,-2,-3, cingulin, occludin, cingulin-1 ถึง -12, -14 ถึง -20, -22 และ -23 และโปรตีนคลอดินหลายตัวโดยเฉพาะคลอดิน -16 ซึ่งทำหน้าที่เป็นช่องผ่านของแคลเซียมใน tight junction จึงเป็นการพิสูจน์ว่าเยื่อเมมเบรนที่กระดูกมีจริงซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการลดอุบัติการณ์ของโรคกระดูกพรุนและ metabolism bone disease อื่นๆ และน่าจะเป็นเป้าหมายใหม่สำหรับการวิจัยหาวิธีควบคุมอัตราการสลายกระดูก