Учёные обнаружили «датчик упражнений» в костях, что может привести к созданию препаратов, имитирующих физическую активность

Учёные обнаружили встроенный в тело «датчик упражнений», который помогает костям оставаться крепкими, превращая движение в рост новой костной ткани. Это открытие может привести к созданию препаратов, имитирующих физические нагрузки и предотвращающих потерю костной массы у людей, которые не могут быть активными. Credit: Shutterstock

Исследователи из Медицинского факультета Гонконгского университета (HKUMed) выявили биологический процесс, объясняющий, как физическая активность помогает поддерживать прочность костей. Открытие может привести к новым методам лечения остеопороза, особенно для людей, неспособных заниматься спортом.

Команда обнаружила, что специфический белок Piezo1 действует как внутренний «датчик упражнений» организма, позволяя костям реагировать на физическое движение. Это открывает возможность создания лекарств, воспроизводящих пользу от физических упражнений, что даёт новую надежду пожилым людям, лежачим больным и людям с хроническими заболеваниями, подверженным высокому риску переломов. Результаты опубликованы в журнале Signal Transduction and Targeted Therapy.

«Остеопороз и возрастная потеря костной массы затрагивают миллионы людей по всему миру, часто делая пожилых и лежачих пациентов уязвимыми для переломов и потери независимости. Современные методы лечения в значительной степени зависят от физической активности, которую многие пациенты просто не могут выполнять. Нам нужно понять, как наши кости становятся крепче, когда мы двигаемся или тренируемся, прежде чем мы сможем найти способ воспроизвести пользу упражнений на молекулярном уровне. Это исследование — критический шаг к этой цели», — сказал профессор Сюй Айминь, руководивший исследованием.

С возрастом кости естественным образом теряют плотность. В костном мозге находятся мезенхимальные стволовые клетки, которые могут развиваться либо в костную ткань, либо в жировые клетки. Эти клетки сильно реагируют на физические силы, такие как движение и давление. Однако со временем старение смещает этот баланс, заставляя больше стволовых клеток превращаться в жир.

В ходе экспериментов на мышах и с человеческими стволовыми клетками учёные выявили, что белок Piezo1, расположенный на поверхности мезенхимальных стволовых клеток в костном мозге, функционирует как механический датчик, обнаруживающий физические силы, возникающие во время движения.

Когда Piezo1 активируется у мышей в результате физической активности, он ограничивает накопление жира в костном мозге и способствует образованию новой кости. При отсутствии белка происходит обратное: стволовые клетки с большей вероятностью становятся жировыми, ускоряя потерю костной массы.

«Мы, по сути, расшифровали, как тело преобразует движение в более крепкие кости. Мы определили молекулярный датчик упражнений, Piezo1, и сигнальные пути, которые он контролирует. Это даёт нам чёткую мишень для вмешательства. Активируя путь Piezo1, мы можем имитировать пользу упражнений, эффективно обманывая тело, заставляя его думать, что оно тренируется, даже при отсутствии движения», — пояснил профессор Сюй Айминь.

Доктор Ван Байлэ, соавтор исследования, подчеркнул важность открытия для уязвимых групп населения: «Это открытие особенно значимо для пожилых людей и пациентов, которые не могут заниматься спортом из-за слабости, травмы или хронической болезни. Наши результаты открывают путь к разработке «имитаторов упражнений» — препаратов, которые химически активируют путь Piezo1, чтобы помочь сохранить костную массу и поддержать независимость».

Исследовательская группа сейчас сосредоточена на переводе этих открытий в клинические применения. Их цель — разработать новые методы лечения, сохраняющие прочность костей и улучшающие качество жизни стареющих людей и тех, кто прикован к постели.