Structura scheletică nu numai că protejează organele importante ale corpului, dar vine și în contact cu acestea, arată teste pe șoareci de laborator.

produc

Oferta speciala:

S-a considerat că structura osoasă este un organ „liniștit”, care a oferit sprijin de bază corpului, dar acum oasele vorbesc.

Pe lângă capacitatea sistemului osos de a susține corpul, scheletul se dovedește a fi un comunicator dinamic. Oasele produc hormoni prin care interacționează cu alte organe și țesuturi, inclusiv creierul, rinichii și pancreasul, arată experimente cu șoareci.

„Oasele erau considerate a fi un organ mort, dar în realitate au devenit aproape o glandă”, a declarat Beate Lanske, cercetător în os și minerale la Harvard School of Dentistry. „Atât de multe lucruri se întâmplă între oase, creier și toate celelalte organe, iar structura scheletică a devenit unul dintre cele mai active țesuturi studiate în prezent”.

S-a descoperit că cel puțin patru hormoni osoși acționează ca „curieri”, dar studii recente sugerează că ar putea exista și alții. Oamenii de știință abia acum încep să-și dea seama de valoarea pe care acești hormoni o au pentru sănătate. Dar înregistrarea și testarea hormonilor ar trebui să ofere o înțelegere mai detaliată a modului în care organismul reglează zahărul, energia și grăsimile, printre altele.

Printre hormonii de pe lista comunicatorilor osoși - osteocalcina, sclerostina, factorul de creștere a fibroblastelor 23 și lipocalina-2, acesta din urmă este cel mai recent care atrage atenția. Pe lângă limitarea infecțiilor bacteriene și lucrul în creier, lipocalina-2 are și capacitatea de a controla pofta de mâncare, au declarat într-un raport din 16 martie fiziologul Stavroula Kousteni și colegii de la Columbia University Medical Center.

Conexiunea dintre oase și creier:
Potrivit unui studiu recent, după ce șoarecii au fost hrăniți, celulele lor formatoare de os au absorbit substanțele nutritive și au eliberat un hormon numit lipocalin-2 (LCN2) în fluxul sanguin. LCN2 se deplasează către creier, unde se atașează de receptorii nervoși care reglează pofta de mâncare, spunându-i creierului să trimită o comandă organismului pentru a nu mai mânca.

Cercetătorii credeau că celulele adipoase erau în primul rând responsabile de producerea lipocalinei-2 sau LCN2. Dar la șoarecii de laborator, oasele produc de până la 10 ori mai mult hormon decât celulele grase, spun Kusteni și colegii săi. După hrănire, oasele șoarecilor au pompat suficient LCN2 pentru a crește nivelul de sânge de trei ori față de nivelurile de pre-hrănire. „Acesta este un rol nou pentru oase ca organe endocrine”, spune Kusteni.

Clifford Rosen, endocrinolog os la Centrul de Medicină Moleculară din Scarborough, Maine, este încântat de noua legătură dintre os și creier. „Are sens fiziologic, există interacțiuni bidirecționale între oase și alte țesuturi”, spune Rosen. "Trebuie să aveți lucruri care să regleze sursele de combustibil necesare pentru formarea oaselor."

Oasele sunt reînnoite în mod constant prin procese consumatoare de energie. Celulele cunoscute sub numele de osteoblaste sunt responsabile pentru crearea de os nou, alte celule - osteoclastele, sunt responsabile pentru descompunerea și distrugerea osului vechi. În acest ritm, „scheletul trebuie să aibă un mecanism de reglare fină care să permită întregului corp să fie sincronizat cu ceea ce se întâmplă la nivelul scheletului”, a spus Rosen. Osteoblastele și osteoclastele trimit hormoni pentru a efectua acest proces.

Oamenii de știință au început să lucreze la comunicatorii osoși acum un deceniu (SN: 8/11/07, p. 83). Geneticianul Gerard Kersey de la Centrul Medical al Universității Columbia a descoperit că osteocalcina, produsă de osteoblaste, ajută la reglarea zahărului din sânge. Osteocalcina circulă în sânge, colectând calciu și alte minerale de care oasele au nevoie. Experimentele efectuate cu șoareci de laborator au arătat că atunci când hormonul ajunge în pancreas, acesta semnalizează accelerarea sintezei celulelor insulinei. Osteocalcina semnalează, de asemenea, celulele grase să secrete hormonul moderator al zahărului pentru insulină, ceea ce crește sensibilitatea organismului la insulină. Aceasta a fost publicată de Carsenti și echipa sa în 2007 în revista Cell. Dacă acest mecanism funcționează la fel la oameni, spune Carsenti, osteocalcina are potențialul de a trata boli precum diabetul și obezitatea.

Oasele produc hormoni care migrează către alte organe unde îndeplinesc anumite funcții. Unele dintre aceste roluri sunt cunoscute, dar cercetătorii descoperă și noi moduri în care acești hormoni funcționează:

Glicemia și metabolismul insulinei

Memorie și dispoziție

„Aceste date sunt destul de convingătoare”, a spus Sandib Cosla, biolog os la Clinica Mayo din Rochester, Minnesota. "Dar rezultatele testelor umane sunt neconcludente." În studiile la om, este dificil de spus că osteocalcina afectează în mod direct metabolismul zahărului din sânge atunci când sunt atât de mulți factori implicați.

Date recente din testele efectuate pe șoareci sugerează că osteocalcina poate juca un rol în metabolismul energetic. După injectarea hormonului, șoarecii mai în vârstă se pot mișca la fel de repede ca șoarecii mai tineri. Șoarecii mai în vârstă care nu au primit o doză crescută de osteocalcină au fost de două ori mai lente, au raportat Carsenti și echipa sa anul trecut la Cell Metabolism. Pe măsură ce hormonul crește rezistența, ajută mușchii să absoarbă mai mulți nutrienți. În schimb, mușchii returnează informații oaselor spunându-le să sintetizeze mai multe osteocalcine.

Se speculează că acest feedback funcționează și la oameni. Echipa raportează că în timpul exercițiului și antrenamentului, nivelurile sanguine de osteocalcină la femei cresc.

Există dovezi convingătoare din laboratorul Carsenti că osteocalcina are alte efecte semnificative. În testele la șoarece, oamenii de știință au arătat că hormonul stimulează celulele testiculare să pompeze testosteronul, care este crucial pentru procesele de reproducere, afectează densitatea osoasă și poate îmbunătăți memoria și starea de spirit.

Oasele pot folosi chiar hormonul pentru a comunica cu creierul fătului înainte de naștere. Osteocalcina din oasele șoarecilor însărcinați poate pătrunde în placentă și poate ajuta creierul să dezvolte fătul, au raportat Carsenti și colegii săi în 2013 în Cell. Care sunt beneficiile pentru sistemul osos de a afecta creierul fătului în curs de dezvoltare rămâne neclar.

Un alt comunicator osos celebru este sclerostina. Sarcina sa este de a sprijini creșterea osoasă, spunând osteoblastelor (care joacă un rol în formarea osoasă) să încetinească sau să se oprească. Dar oasele pot trimite hormonul și să afecteze o sursă importantă de combustibil - grăsimile. La șoareci, hormonul ajută la transformarea grăsimii albe (sau „rele”) în grăsimea bej mai arzătoare de energie, așa cum a raportat biologul molecular Keertik Fulzele și echipa sa de la Universitatea din Boston în numărul din februarie al Journal of Bone and Mineral Research .

Osteocalcina, sclerostina și LCN2 oferă dovezi concludente pentru abilitățile de comunicare osoasă. Un alt hormon, factorul de creștere a fibroblastelor 23 sau FGF-23 poate avea aplicații medicale mai specifice.

Oasele folosesc FGF-23 pentru a le spune rinichilor să nu excrete fosfat suplimentar, deci nu este absorbit de oase. La persoanele cu insuficiență renală, cancer sau anumite boli genetice, inclusiv o formă moștenită de rahitism numită hipofosfatemie legată de X, nivelurile de FGF-23 sunt crescute, ducând la o scădere a nivelurilor de fosfat. Oasele private de acest mineral devin slabe, fragile și predispuse la deformare.

În cazul hipofosfatemiei legate de X sau XLH, gena lipsă sau introdusă în os determină flux hormonal. Menținerea comunicării moleculare poate fi mai ușoară decât repararea genei deteriorate.

În martie, cercetătorii, în colaborare cu compania farmaceutică Ultragenyx, au finalizat testul final al medicamentului înainte de aprobarea federală a FDA - faza III a primei părți a studiilor clinice la adulți cu XLH. Cercetătorii au testat un anticorp care se leagă de FGF-23 în exces înainte ca acesta să ajungă la rinichi. Anticorpul este similar din punct de vedere structural cu proteinele renale pentru care este captat FGF-23, anticorpul este „ca o momeală în sânge”. Odată conectat, duoul se descompune din corp.

În mod tradițional, tratarea pacienților cu XLH a fost ca și cum ați încerca să umpleți o cadă fără dop. „Rinichii îndepărtează fosforul din corp și îl primim prin gură cât de repede putem pentru a asigura mineralizarea osoasă”, a declarat Suzanne Jan De Beur, cercetător principal în studii clinice și director de endocrinologie la Facultatea de Medicină. Johns Hopkins Center . Succesul nu este permanent și duce adesea la efecte secundare pe termen lung și la dizabilități, a adăugat ea. Scopul terapiei cu anticorpi este de a restabili capacitatea organismului de a absorbi fosfatul.

Rezultatele inițiale nepublicate indică faptul că terapia cu anticorpi funcționează. Dintre cele 68 de persoane care au luat medicamentul în timpul experimentului, peste 90% au atins și menținut nivelurile normale de fosfat din sânge după 24 de săptămâni de tratament, a raportat Ultragenyx în aprilie. Persoanele care iau anticorpi raportează mai puțină durere și rigiditate decât cele care nu au luat medicamentul.

Osteocalcina, sclerostina și LCN2 pot fi implicate într-o zi și în tratamentul bolilor dacă rezultatele testelor pe animale sunt relevante pentru oameni.

Într-un studiu recent publicat în Nature, echipa lui Kusteni a raportat că nivelurile crescute de LCN2 la șoareci care nu aveau gena LCN2 își stăpâneau obiceiurile alimentare incontrolabile. Chiar și la șoareci cu gene LCN2 care funcționează, infuzia hormonală reduce aportul de alimente, îmbunătățește nivelul zahărului din sânge și crește sensibilitatea la insulină.

Cercetătorii urmăresc calea hormonului de la schelet la hipotalamus, o structură a creierului care menține nivelul zahărului din sânge, temperatura corpului și reglează alte procese. Injectarea LCN2 în creierul șoarecilor suprimă pofta de mâncare și reduce creșterea în greutate. Echipa sugerează că odată ce hormonul traversează bariera hematoencefalică și ajunge la hipotalamus, acesta se atașează la suprafața celulelor nervoase care reglează apetitul.

Șoarecii cu terminale defecte ale receptorilor LCN2 din celulele creierului cresc și se îngrașă, la fel ca șoarecii care nu pot produce hormonul pe cont propriu. Injecțiile cu LCN2 nu au restricționat nutriția sau creșterea în greutate.

(Cu toate acestea, un alt studiu pe șoareci efectuat de un alt grup de studiu și publicat în 2010 a arătat că LCN2 nu a avut niciun efect asupra poftei de mâncare. Kusteni și echipa sa au susținut că discrepanța ar putea fi rezultatul diferitelor tipuri de șoareci de laborator Echipa utilizată în cercetările lor. Experimente suplimentare în laboratorul lui Kusteni au găsit încă o legătură între LCN2 și apetit.

Cercetătorii au descoperit că la un grup mic de persoane cu diabet de tip 2, cei care cântăreau mai mult aveau mai puțină LCN2 în sânge. Unele persoane cu receptori LCN2 defecte în creier au niveluri mai ridicate de hormon în sânge.

Dacă hormonul suprimă pofta de mâncare la om, poate fi un medicament anti-obezitate excelent, spune Rosen. Este încă prea devreme pentru a face afirmații definitive cu privire la LCN2 și alte proprietăți ale hormonilor, cu atât mai puțin cu privire la aplicațiile medicale. „Există o mulțime de lucruri pe care le-am dat seama că le-am ignorat”, a spus Rosen. Dar un lucru este clar, spune el: epoca osului ca observator tăcut s-a încheiat.