Osteoporozė – kaulus silpninanti liga, kuria serga dešimtys milijonų žmonių visame pasaulyje. Pastaruoju metu atsirado vilčių sukurti naujas, tikslingesnes terapijas: mokslininkai atskleidė pagrindinį mechanizmą, paaiškinantį, kaip fizinis aktyvumas stiprina kaulus.
Geriau supratus iki šiol menkai ištirtą procesą, atsiveria galimybė jį pritaikyti kovojant su osteoporozės sukeliamu kaulų trapumu. Nors seniai žinoma, kad judėjimas gerina kaulų būklę, iki šiol nebuvo aišku, kaip tiksliai šis poveikis vyksta molekuliniu lygmeniu.
Honkongo universiteto mokslininkų vadovaujama tyrėjų komanda identifikavo baltymą, kuris kauluose veikia tarsi „mankštos jutiklis“. Jam suaktyvėjus, skatinamas kaulų audinio formavimasis ir mažėja riebalų sankaupos kaulų čiulpuose.
„Turime suprasti, kaip mūsų kaulai stiprėja judant ar sportuojant, kad galėtume pamėginti atkartoti mankštos naudą molekuliniu lygiu“, – aiškina Honkongo universiteto biomedicinos mokslininkas Xu Aimin. „Šis tyrimas yra itin svarbus žingsnis siekiant šio tikslo.“
Tyrimas buvo sutelktas į kaulų čiulpų mezenchimines kamienines ląsteles (BMMSC). Pradinėje būsenoje jos gali diferencijuotis dviem kryptimis: virsti kaulą formuojančiomis ląstelėmis (osteoblastais) arba riebalinėmis ląstelėmis (adipocitais).
Kokią kryptį pasirinks BMMSC, lemia daugybė veiksnių: augimo signalai, hormonai, uždegimo lygis ir, kaip ypač pabrėžiama šiame tyrime, mechaninės jėgos, atsirandančios mankštinantis.
Remiantis ankstesniais eksperimentais su laboratorijoje auginamomis ląstelėmis, buvo žinoma, kad mechaninis poveikis skatina kaulų formavimąsi ir slopina riebalų kaupimąsi. Vis dėlto ilgą laiką nebuvo aišku, kodėl taip nutinka. Siekdami tai išsiaiškinti, mokslininkai nagrinėjo baltymą Piezo1, kuris, kaip rodė ankstesni darbai, reaguoja į mechaninį spaudimą, įtempimą ar stresą, inicijuodamas biologinius signalus.
Pašalinus Piezo1 iš pelių ląstelių, tiek patinams, tiek patelėms nustatytas mažesnis kaulų tankis ir silpnesnis kaulų formavimasis. Be to, jų kaulų čiulpuose padaugėjo adipocitų. Vėlesni bandymai parodė ir dar vieną svarbų dalyką: pelėms, kurioms trūko Piezo1, fizinis krūvis nebesuteikė įprasto kaulus stiprinančio poveikio.
Mokslininkai taip pat nustatė signalinius kelius, kuriais veikia Piezo1, ir atskleidė, kaip šio baltymo stoka gali skatinti uždegiminius procesus bei riebalų audinio augimą. Svarbu tai, kad šiuos pokyčius pavyko pakreipti atgal – suaktyvinus Piezo1 arba atkūrus jo valdomų procesų poveikį. Ši informacija galėtų būti ypač reikšminga, jei ateityje būtų kuriami vaistai, galintys imituoti Piezo1 veiklą.
„Iš esmės mes iškodavome, kaip organizmas paverčia judėjimą stipresniais kaulais“, – sako Xu Aimin. „Identifikavome molekulinį mankštos jutiklį Piezo1 ir signalinius kelius, kuriuos jis valdo.“
„Tai suteikia aiškų taikinį intervencijai. Aktyvindami Piezo1 kelią galėtume imituoti mankštos poveikį – tarsi apgauti organizmą ir priversti jį ‘manyti’, kad jis mankštinasi, net kai realaus judėjimo nėra.“
Kaulai natūraliai silpnėja su amžiumi, todėl didėja osteoporozės rizika. Daugeliui žmonių – ypač vyresnio amžiaus, nusilpusiems ar turintiems judėjimo sutrikimų – reguliari mankšta yra sudėtinga arba apskritai neįmanoma. Gydymas, galintis bent iš dalies atkartoti biologinę fizinio aktyvumo naudą, galėtų padėti šioms grupėms apsisaugoti nuo kaulų masės mažėjimo.
Vis dėlto iki tokio gydymo dar toli. Tyrimas atliktas su pelių modeliais, o ne su žmonėmis, be to, į Piezo1 nukreiptas terapinis poveikis turėtų būti taikomas itin atsargiai. Šis baltymas atlieka daug skirtingų funkcijų visame organizme, todėl netinkamas jo veiklos keitimas gali sukelti daugiau žalos nei naudos.
Nepaisant to, tokie tyrimai reikšmingai praplečia supratimą apie osteoporozės vystymąsi. Senstant visuomenei ir daugėjant vyresnio amžiaus žmonių, tampa ypač svarbu rasti būdų kuo ilgiau išlikti sveikiems, funkcionaliems ir savarankiškiems.
„Tai atveria perspektyvią strategiją, peržengiančią tradicinės kineziterapijos ribas“, – teigia mechanobiologas, vyresnysis tyrimo autorius Ericas Honoré iš Molekulinės ir ląstelinės farmakologijos instituto Prancūzijoje.
„Ateityje, pasitelkę tikslinius gydymo metodus, galėtume suteikti dalį mankštos biologinių naudų, taip sulėtindami kaulų netekimą pažeidžiamose grupėse – pavyzdžiui, gulintiems pacientams ar žmonėms, kurių judrumas ribotas – ir reikšmingai sumažindami jų lūžių riziką.“
