目的:骨质疏松症（OP）是一个慢性,全身内分泌及代谢紊乱的疾病,其中由于雌激素缺乏而引起的骨丢失常见于老年女性,其发生的根本原因是骨重塑稳态失衡。而成骨细胞的骨新生和破骨细胞的骨吸收都高度依赖于能量消耗。近年来,基于能量代谢角度的机体各类疾病发病机制的探索逐渐成为研究热点,骨微环境的能量代谢与骨重塑密切相关。然而,涉及骨质疏松症发生发展的具体代谢环节和代谢物质却还尚不明确。有文献报道,昼夜节律紊乱会改变细胞能量代谢,松果体分泌的节律激素褪黑素参与调节人体的诸多代谢过程,包括:糖代谢、脂代谢和氨基酸代谢等。褪黑素可通过调节昼夜节律紊乱,从而纠正细胞代谢异常。并且,研究发现绝经后骨质疏松女性体内血清褪黑素含量低下,昼夜节律紊乱,褪黑素水平与骨量呈明确正相关,我们前期的研究也发现褪黑素可以调控成骨细胞活性。但是,绝经是否会引起骨微环境的能量代谢障碍,褪黑素是否可通过恢复成骨细胞能量代谢而促进骨形成还需深入研究。因此,本研究以骨质疏松症——能量代谢——褪黑素为线索,通过代谢组学、生物信息学、文献计量学、网络药理学和细胞及动物实验等方法来探究基于能量代谢的骨质疏松症发病机理,进一步揭示褪黑素治疗骨质疏松症的新机制,为骨代谢研究提供新靶点。研究方法:通过卵巢切除术构建绝经后骨质疏松症小鼠模型,使用Micro-CT鉴定骨量。使用UHPLC-MS技术对两组小鼠单位质量骨组织进行靶向能量代谢组学的精确定量,并对差异代谢物进行功能注释、富集分析和靶点预测。使用文献计量学方法分析过去20年褪黑素相关出版物,剖析褪黑素研究的现状、空白和未来热点方向。基于褪黑素结构信息,通过网络药理学方法预测褪黑素的潜在靶点,并做功能注释。通过腹腔注射褪黑素来干预卵巢切除小鼠,Micro-CT检测骨量变化,柠檬酸试剂盒检测单位质量骨中及成骨细胞净分泌的柠檬酸含量,碱性磷酸酶试剂盒和茜素红染色分别检测成骨分化和基质矿化水平,PCR、Western blotting及免疫荧光染色分析褪黑素的潜在调控靶点（ZIP-1）,并通过si RNA干扰及质粒过表达来验证新机制。结果:实验结果表明:1.卵巢切除小鼠与对照组小鼠相比,靶向能量代谢组学结果具有显著差异。2.共有9个显著差异代谢物,骨质疏松骨组织中腺嘌呤含量丰富,而柠檬酸、L-乳酸、L-酪氨酸、丙酮酸、DL-3-苯乳酸、腺苷酸、环腺苷酸和尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖含量较低。3.差异代谢物主要参与嘌呤代谢、次级代谢产物合成、氨基酸代谢及碳代谢等。4.差异代谢物主要涉及c AMP信号通路、AMPK信号通路、c GMP-PKG信号通路和HIF-1信号通路,三羧酸循环、胰高血糖素通路及嘌呤能信号通路是骨质疏松症能量代谢紊乱的关键环节。5.差异代谢物潜在靶蛋白参与的生物学过程包括:碳代谢、昼夜节律调节、缺氧反应及离子跨膜转运。6.近年来,褪黑素多样的生物学功能探索越来越受国内外学者的关注,文献计量学共鉴定出8个褪黑素的研究热点,其中包括褪黑素对机体的代谢调节。7.褪黑素靶点涉及的主要生物学行径及分子功能有:G蛋白偶联受体信号的级联放大、调控激酶活性而影响蛋白磷酸化水平、突触间神经递质传递、外源性药物的受体分子和能量代谢产物ATP的配体等。8.腹腔注射褪黑素可以恢复卵巢切除小鼠的骨量并提高骨组织柠檬酸含量。9.褪黑素通过促进成骨细胞柠檬酸净分泌来加强基质矿化。10.褪黑素通过促进成骨细胞ZIP-1的表达来抑制乌头酸酶活性,进而实现线粒体柠檬酸净释放。11.褪黑素部分依赖于ZIP-1的表达来促进成骨细胞组蛋白乙酰化。结论:本研究发现骨微环境的能量代谢紊乱与骨质疏松症的发生发展有紧密联系。能量代谢底物和中间产物的含量异常可导致骨重塑稳态失衡。褪黑素作为内源性的物质,其对机体生理调节是多角度、多层次、多靶点的,深入分子水平的机制研究是热点。褪黑素可以恢复绝经后骨骼柠檬酸含量,通过上调成骨细胞ZIP-1的表达来促进柠檬酸的净分泌,一方面加强基质矿化,另一方面加强组蛋白乙酰化。