Остеопороз поражает 55 процентов американцев в возрасте 50 лет и старше. Считается, что в этой возрастной группе каждая третья женщина и каждый 12-й мужчина страдают остеопорозом — заболеванием, вызывающим миллионы переломов каждый год, в основном затрагивающих бедра, запястья или нижние позвонки.
«Мы искали новые способы стимулирования образования костей», — сказал главный исследователь Фанксин Лонг, доктор философии. «Инструменты, которые у нас уже есть, очень хороши для замедления разрушения костей, но нам нужны более эффективные способы стимулировать рост новых костей."
Изучая мышей, Лонг сосредоточился на пути, участвующем в формировании костей. Так называемые белки WNT несут сообщения в клетки и регулируют эмбриональные и взрослые ткани у млекопитающих, включая человека. Белки WNT проникают в клетки извне и затем могут активировать несколько путей внутри этих клеток.
Команда Лонга сообщает Ян. 30 в журнале c, что конкретный член семейства белков WNT значительно усиливает формирование кости, и он работает через механизм, который ранее не был хорошо изучен в костях.
Это называется путем mTOR, и он интерпретирует окружающую среду клетки, а также ее состояние питания и энергии.
«Анализируя эту информацию, mTOR может определить, должна ли клетка перейти в режим производства большого количества материала, например белков или, в данном случае, новой кости», — пояснил Лонг, профессор ортопедической хирургии. «Формирование кости — это энергетически затратный процесс, поэтому имеет смысл, что какой-то регулятор скажет клетке, достаточно ли энергии и материала для производства новой кости."
Лонг и его коллеги изучали мышей, у которых выработался либо нормальный уровень, либо дополнительное количество белков WNT. Они обнаружили, что конкретный белок WNT, WNT7B, является мощным стимулятором образования костей у мышей. Мыши, сконструированные для создания дополнительных WNT7B, производят новую кость с гораздо большей скоростью, чем нормальные мыши.
Исследователи также обнаружили, что белок создает больше костей за счет значительного увеличения количества клеток, производящих кость, у мышей. Наши кости находятся в постоянном движении, поскольку количество клеток, образующих кость (остеобластов), колеблется, в то время как количество клеток, разрушающих кость (остеокластов), также изменяется.
Белок WNT7B не влиял на общую активность костно-разрушающих остеокластов, но значительно увеличивал количество костно-строящих клеток остеобластов.
И это было сделано за счет стимуляции пути mTOR.
«Это еще рано, но наше открытие, кажется, указывает на то, что активация пути mTOR может быть хорошим способом стимулировать рост костей», — сказал Лонг, также профессор медицины и биологии развития. "Это новый поворот, потому что большая часть текущего внимания при разработке лекарств, связанных с mTOR, была сосредоточена на соединениях, которые препятствуют метаболизму закрытия раковых клеток."
Лекарства, которые ингибируют путь mTOR, также используются для подавления иммунного ответа у пациентов, перенесших трансплантацию органов. Интересно, что у этих пациентов часто встречаются проблемы с костями.
«У многих возникают проблемы с костями в течение нескольких месяцев после трансплантации из-за высоких доз иммуносупрессоров, которые они получают», — объяснил Лонг. "Ученые не изучили внимательно, как препараты, используемые для предотвращения отторжения органов, могут оказывать пагубное влияние на кости, но наше исследование предполагает, что, если эти препараты ингибируют mTOR, они могут нарушить формирование кости."
Затем Лонг планирует более глубоко изучить механизм, посредством которого белки WNT инструктируют костные клетки активировать mTOR и стимулировать рост костей.
Его цель — узнать, что происходит дальше на этом пути, чтобы создать новую кость. Если в процессе костеобразования могут быть определены более конкретные цели, потенциально могут быть разработаны лекарства для стимуляции костеобразования у людей с остеопорозом, не вызывая нежелательных побочных эффектов.