Ученые раскрыли механизм борьбы с остеопорозом с помощью упражнений
Группа ученых под руководством исследователей из Гонконгского университета совершила прорыв в понимании того, как физические упражнения укрепляют костную ткань, что открывает путь к созданию принципиально новых методов лечения остеопороза — заболевания, от которого страдают десятки миллионов людей по всему миру. В ходе работы, опубликованной в журнале Signal Transduction and Targeted Therapy, специалистам удалось выявить ключевой молекулярный механизм, который запускает процессы костеобразования в ответ на механическую нагрузку.
Долгое время было известно, что движение благотворно влияет на скелет, однако точная причина этого оставалась загадкой. Теперь ученые выяснили, что центральную роль в этом процессе играет белок Piezo1, который выступает в роли своеобразного «сенсора упражнений». Исследование было сосредоточено на мультипотентных стромальных клетках костного мозга (BMMSCs), которые являются своего рода строительным материалом и могут превращаться либо в остеобласты — клетки, формирующие кость, либо в адипоциты — жировые клетки. Баланс между этими двумя путями зависит от множества факторов, включая гормоны и воспаление, но, как показала работа, решающее значение имеют физические усилия, возникающие при движении.
Эксперименты на мышах продемонстрировали, что белок Piezo1 активируется под воздействием механического напряжения. Когда у грызунов удаляли этот белок, у них наблюдалось снижение плотности костной ткани и уменьшение формирования новой кости. Более того, в их костном мозге резко возрастало количество жировых клеток, а положительный эффект от физических нагрузок практически исчезал. Ученые не только подтвердили ключевую роль Piezo1, но и расшифровали сигнальные пути, которые он задействует, показав, что его отсутствие ведет к воспалению и ожирению костного мозга. Важным открытием стала обратимость этих процессов: активация Piezo1 или восстановление запускаемых им сигнальных каскадов позволяли вернуть баланс в сторону костеобразования.
«Мы, по сути, расшифровали, как организм превращает движение в более крепкие кости, — объясняет Сюй Айминь, биомедицинский ученый из Гонконгского университета. — Мы идентифицировали молекулярный сенсор упражнений Piezo1 и сигнальные пути, которые он контролирует. Это дает нам четкую мишень для вмешательства. Активируя путь Piezo1, мы можем имитировать пользу от упражнений, эффективно заставляя организм думать, что он тренируется, даже в отсутствие движения».
Авторы работы подчеркивают, что разработка лекарств на основе этого открытия — дело отдаленного будущего, так как эксперименты проводились на мышах, а Piezo1 выполняет множество функций в разных органах и тканях, поэтому любые манипуляции с ним требуют предельной осторожности. Тем не менее, обнаруженный механизм дает надежду на создание терапии для самых уязвимых групп населения — пожилых людей, ослабленных пациентов и тех, кто прикован к постели. Вместо традиционных физических упражнений, которые для них зачастую недоступны, целенаправленные препараты могли бы замедлить потерю костной массы и существенно снизить риск переломов. Как отмечает механобиолог Эрик Оноре из Института молекулярной и клеточной фармакологии во Франции, это открытие предлагает многообещающую стратегию, выходящую за рамки традиционной физиотерапии, позволяя обеспечить биологические преимущества движения с помощью адресного лечения.