Остеопороз — заболевание, при котором кости становятся хрупкими и легко ломаются — затрагивает десятки миллионов людей по всему миру. Хотя давно известно, что физическая нагрузка укрепляет костную ткань, до сих пор оставалось неясным, какой именно механизм стоит за этим эффектом. Теперь международная команда ученых обнаружила ключевой белок, который позволяет костям «чувствовать» движение. Работа опубликована в журнале Signal Transduction and Targeted Therapy (STTT).
Исследователи выявили белок Piezo1, который действует как молекулярный сенсор механической нагрузки. Когда человек двигается или занимается спортом, кости испытывают давление и деформацию. Piezo1 реагирует на эти механические сигналы и запускает каскад биохимических процессов, способствующих образованию новой костной ткани и одновременно подавляющих накопление жира в костном мозге.
«Нам нужно понять, как именно кости становятся крепче при движении или физической активности, прежде чем мы сможем воспроизвести эти эффекты на молекулярном уровне», — объяснил биомедицинский исследователь Сюй Аймин из Гонконгскогоуниверситета. По его словам, работа стала важным шагом к созданию терапии, способной имитировать пользу физических упражнений.
В центре внимания оказались мезенхимальные стволовые клетки костного мозга. Эти клетки могут превращаться либо в остеобласты — клетки, формирующие костную ткань, — либо в адипоциты, то есть жировые клетки. Направление их дифференцировки зависит от множества факторов, включая гормоны, воспалительные сигналы и механическую нагрузку.
Эксперименты на мышах показали, что при отсутствии Piezo1 плотность костей снижается, образование новой костной ткани уменьшается, а количество жировых клеток в костном мозге возрастает. Более того, у животных без этого белка физические упражнения не давали привычного укрепляющего эффекта. Дополнительные исследования позволили расшифровать сигнальные пути, через которые Piezo1 регулирует баланс между образованием кости и накоплением жира.
«Мы по сути расшифровали, как организм преобразует движение в более крепкие кости», — добавил Аймин. По его словам, активация пути Piezo1 потенциально может «обмануть» организм, создавая эффект физической нагрузки даже при отсутствии реального движения.
Это особенно важно для пожилых людей, пациентов с ограниченной подвижностью и тех, кто по состоянию здоровья не может регулярно заниматься спортом. Теоретически препараты, воздействующие на путь Piezo1, могли бы замедлить потерю костной массы и снизить риск переломов.
Ранее ученые нашли новый способ борьбы с диабетом 2 типа.