123RF
Kanały koneksynowe osteocytów potencjalnym celem terapii w osteoporozie
Redaktor: Iwona Konarska
Data: 01.03.2022
Źródło: Zhao D, Riquelme MA, Guda T, Tu Ch, Xu H, Gu S, Jiang JX. Connexin hemichannels with prostaglandin release in anabolic function of bone to mechanical loading. eLife, 2022; 11 DOI: 10.7554/eLife.74365
Działy:
Doniesienia naukowe
Aktualności
Niewielki zespół badawczy University of Texas pracujący pod kierunkiem dr Dezhi Zhao stwierdził w trakcie analiz in vivo, że prawidłowe połączenia szczelinowe na powierzchni osteocytów, stanowiących o tworzeniu 90–95 proc. komórek kości, wspomagają odbudowę tkanki kostnej w przypadku obciążeń mechanicznych.
Jest tak nawet w przypadkach osteoporozy lub chorób o podobnym podłożu, co może ułatwić leczenie takich schorzeń.
Formowanie szkieletu i poszczególnych kości jest zależne od wyspecjalizowanych komórek tkanki kostnej: osteocytów, dojrzałych komórek tkanki kostnej, których podstawową funkcją jest wymiana substancji odżywczych i metabolitów w tkance kostnej, osteoklastów, makrofagów, które mają zdolność wchłaniania i resorpcji kości, oraz osteoblastów, budujących nowe komórki tkanki kostnej.
Na proces kościotworzenia wpływają głównie budujące te kanały białka koneksynowe, zaś szczególnie istotną rolę pełni koneksyna –43 (Cx-43), niezbędna w prawidłowym przebiegu tworzenia kości przy zachowaniu ich homeostazy.
Jak stwierdzono w trakcie analiz zespołu amerykańskiego, aktywność fizyczna, powodująca mechaniczne obciążenia kości, stymuluje wzrost nowych komórek kostnych. Przyczyną jest przekazywanie przez osteocyty sygnałów o mechanicznym obciążaniu kości i włączaniu osteoklastów i osteoblastów do przebudowy najbardziej obciążonych fragmentów szkieletu. Przyczyną jest wzrost ich liczby pod wpływem obciążeń kanałów białek koneksynowych Cx-43.
Aby zbadać ich wpływ, zespół dr. Zhao użył dwóch mysich modeli. W pierwszym połączenia między komórkami zwane połączeniami Gap były uszkodzone, ale kanały Cx-43 działały. W drugim modelu zarówno Cx-43 jak i połączenia Gap były przerwane. Zespół następnie testował, jak wpływają obciążenia mechaniczne na stan układu kostnego myszy. Jak się okazało, prostaglandyna PGE2, czyli prostaglandyna E2, znana również jako dinoproston, naturalnie występująca prostaglandyna o właściwościach oksytocyjnych, produkowana była zarówno u myszy zdrowych, jak i z przerwanymi połączeniami Gap jako odpowiedź na obciążanie mechaniczne, co pozwalało zachować sprawność układu kostnego. Jednak w momencie przerwania kanału koneksynowego Cx-43 produkcja ta praktycznie ustawała.
Sprawdzenie działania tego kanału dokonano poprzez chemiczne zablokowanie przeciwciałami kanału Cx-43. Układ kostny stał się wtedy wrażliwy na obciążanie. Jednak odblokowanie go poprzez podanie PGE2 przywracało właściwe funkcjonowanie kanału koneksynowego Cx-43 i układ kostny wracał do równowagi.
Obecne terapie osteoporozy i chorób układu kostnego skupiają się na osteoblastach jako rozpuszczających tkankę kostną. Jednak terapie takie paradoksalnie mogą prowadzić do wytworzenia z biegiem lat kości bardziej podatnych na uszkodzenia pod wpływem mechanicznych obciążeń. Obecne badania wskazują na to, że osteocyty mogą być bardziej naturalnym celem terapii zwłaszcza ich kanały koneksyny CX-43. Jak przyznają sami badacze, analizy jako pierwsze tego typu miały charakter podstawowy i potrzebne będą zakrojone na szeroką skalę prace badawcze, zanim zostanie opracowana nowatorska terapia. Jednak można już teraz określić następną generację leków przeciw osteoporozie na podstawie tychże badań.
Opracowanie: Marek Meissner
Formowanie szkieletu i poszczególnych kości jest zależne od wyspecjalizowanych komórek tkanki kostnej: osteocytów, dojrzałych komórek tkanki kostnej, których podstawową funkcją jest wymiana substancji odżywczych i metabolitów w tkance kostnej, osteoklastów, makrofagów, które mają zdolność wchłaniania i resorpcji kości, oraz osteoblastów, budujących nowe komórki tkanki kostnej.
Na proces kościotworzenia wpływają głównie budujące te kanały białka koneksynowe, zaś szczególnie istotną rolę pełni koneksyna –43 (Cx-43), niezbędna w prawidłowym przebiegu tworzenia kości przy zachowaniu ich homeostazy.
Jak stwierdzono w trakcie analiz zespołu amerykańskiego, aktywność fizyczna, powodująca mechaniczne obciążenia kości, stymuluje wzrost nowych komórek kostnych. Przyczyną jest przekazywanie przez osteocyty sygnałów o mechanicznym obciążaniu kości i włączaniu osteoklastów i osteoblastów do przebudowy najbardziej obciążonych fragmentów szkieletu. Przyczyną jest wzrost ich liczby pod wpływem obciążeń kanałów białek koneksynowych Cx-43.
Aby zbadać ich wpływ, zespół dr. Zhao użył dwóch mysich modeli. W pierwszym połączenia między komórkami zwane połączeniami Gap były uszkodzone, ale kanały Cx-43 działały. W drugim modelu zarówno Cx-43 jak i połączenia Gap były przerwane. Zespół następnie testował, jak wpływają obciążenia mechaniczne na stan układu kostnego myszy. Jak się okazało, prostaglandyna PGE2, czyli prostaglandyna E2, znana również jako dinoproston, naturalnie występująca prostaglandyna o właściwościach oksytocyjnych, produkowana była zarówno u myszy zdrowych, jak i z przerwanymi połączeniami Gap jako odpowiedź na obciążanie mechaniczne, co pozwalało zachować sprawność układu kostnego. Jednak w momencie przerwania kanału koneksynowego Cx-43 produkcja ta praktycznie ustawała.
Sprawdzenie działania tego kanału dokonano poprzez chemiczne zablokowanie przeciwciałami kanału Cx-43. Układ kostny stał się wtedy wrażliwy na obciążanie. Jednak odblokowanie go poprzez podanie PGE2 przywracało właściwe funkcjonowanie kanału koneksynowego Cx-43 i układ kostny wracał do równowagi.
Obecne terapie osteoporozy i chorób układu kostnego skupiają się na osteoblastach jako rozpuszczających tkankę kostną. Jednak terapie takie paradoksalnie mogą prowadzić do wytworzenia z biegiem lat kości bardziej podatnych na uszkodzenia pod wpływem mechanicznych obciążeń. Obecne badania wskazują na to, że osteocyty mogą być bardziej naturalnym celem terapii zwłaszcza ich kanały koneksyny CX-43. Jak przyznają sami badacze, analizy jako pierwsze tego typu miały charakter podstawowy i potrzebne będą zakrojone na szeroką skalę prace badawcze, zanim zostanie opracowana nowatorska terapia. Jednak można już teraz określić następną generację leków przeciw osteoporozie na podstawie tychże badań.
Opracowanie: Marek Meissner
