Na koji način vežbanje jača kosti, naučnici konačno znaju razlog

Razumevanje ovog ranije skrivenog procesa znači da bi naučnici mogli da ga prilagode u borbi protiv krhkosti kostiju izazvane osteoporozom. Iako je odavno poznato da vežbanje poboljšava zdravlje kostiju, do sada nije bilo potpuno jasno kako se to dešava.

Istraživači, predvođeni timom sa Univerziteta u Hongkongu, identifikovali su specifičan protein koji deluje kao „senzor vežbanja“ u kostima. Kada se aktivira, on podstiče rast kostiju i smanjuje nakupljanje masti.

„Moramo da razumemo kako naše kosti postaju jače kada se krećemo ili vežbamo pre nego što pronađemo način da reprodukujemo prednosti vežbanja na molekularnom nivou“, kaže Xu Aimin, biomedicinski naučnik sa Univerziteta u Hong Kongu.

Istraživanje se fokusiralo na mezenhimalne matične ćelije koštane srži. U svom početnom obliku, one mogu krenuti u dva pravca – da postanu ćelije koje grade kost, odnosno osteoblasti, ili masne ćelije, takozvani adipociti.

Put kojim mezenhimalne matične ćelije krenu određuju brojni faktori, uključujući signale rasta, hormone, nivo upale i, što je ključno za ovu studiju, fizičke sile izazvane vežbanjem.

Iz ranijih eksperimenata sa ćelijama uzgojenim u laboratoriji već je bilo poznato da mehaničke sile pomeraju ravnotežu ka rastu kostiju, a dalje od stvaranja masti, ali istraživači su želeli da otkriju zašto.

Proučavali su protein nazvan Piezo1, za koji je u prethodnim studijama pokazano da proizvodi biološke signale kao odgovor na pritisak i druge sile poput mehaničkog naprezanja i stresa.

Kada je Piezo1 uklonjen iz ćelija kod miševa, životinje su pokazale manju gustinu kostiju i smanjeno stvaranje kostiju. Štaviše, broj adipocita u koštanoj srži miševa se povećao. Dodatni testovi pokazali su da miševi bez Piezo1 nisu imali iste koristi od vežbanja u pogledu jačanja kostiju.

Istraživači su takođe identifikovali tačne signalne puteve koje koristi Piezo1, otkrivajući kako njegovo odsustvo dovodi do upale i rasta masti. Važno je da su ove promene bile reverzibilne ako bi se Piezo1 aktivirao ili ako bi se obnovili njegovi nizvodni efekti. Ako se u budućnosti budu razvijali lekovi koji oponašaju delovanje Piezo1, ovo znanje će biti ključno.

„U suštini smo dešifrovali kako telo pretvara pokret u jače kosti. Identifikovali smo molekularni senzor vežbanja, Piezo1, i signalne puteve koje on kontroliše“, kaže Aimin.

„To nam daje jasan cilj za intervenciju. Njegovim aktiviranjem možemo oponašati prednosti vežbanja, praktično navodeći telo da ‘misli’ da vežba, čak i u odsustvu pokreta“, dodaje kineski naučnik.

Naše kosti prirodno slabe kako starimo, a rizik od osteoporoze raste. Za mnoge ljude, uključujući starije i fizički slabe, redovno vežbanje je teško ili nemoguće. Terapija koja bi mogla da oponaša neke biološke koristi vežbanja mogla bi pomoći u zaštiti ovih grupa od gubitka koštane mase.

Takva terapija je ipak još daleko. Ova studija je sprovedena na modelima miševa, a ne na ljudima, a ciljanje proteina poput Piezo1 mora se sprovoditi veoma oprezno – on ima brojne uloge u čitavom organizmu. Pokušaji manipulacije njegovim efektima mogli bi izazvati dodatnu štetu.

Ipak, ovo istraživanje i slične studije značajno unapređuju naše razumevanje razvoja osteoporoze. Kako populacija starijih osoba nastavlja da raste, postoji stvarna potreba da se pronađu načini za duže očuvanje zdravlja.

„Ovo nudi obećavajuću strategiju koja prevazilazi tradicionalnu fizikalnu terapiju. U budućnosti bismo potencijalno mogli da obezbedimo biološke koristi vežbanja putem ciljanih terapija, čime bismo usporili gubitak koštane mase kod ranjivih grupa, poput nepokretnih pacijenata ili osoba sa ograničenom pokretljivošću, i značajno smanjili njihov rizik od preloma“, kaže mehanobiolog i vodeći autor studije Eric Honore sa Instituta za molekularnu i ćelijsku farmakologiju u Francuskoj.