Препарат от остеопороза замедлил повреждение позвоночника в новом исследовании

Неожиданное открытие на рыбках данио-рерио может превратить существующий препарат от остеопороза в будущее средство от дегенерации межпозвоночных дисков и болей в спине. Credit: Shutterstock

Изменения в активности генов могут способствовать возникновению болей в шее и спине, повреждая диски, которые служат естественными амортизаторами позвоночника, согласно новому исследованию.

В ходе исследования на рыбках данио-рерио было обнаружено, что измененная активность генов может вызывать накопление минералов в позвоночнике. Этот процесс напоминает образование костной ткани там, где ее быть не должно, что в конечном итоге делает ткань позвоночника необычно твердой.

Исследователи утверждают, что результаты выявляют несколько биологических процессов, которые могут стать мишенями для будущих методов лечения болей в спине. Работа также указывает на то, что данио-рерио могут служить полезной моделью для тестирования потенциальных методов терапии.

Почему разрушаются межпозвоночные диски

Большинство людей в какой-то момент испытывают боль в спине. Основной причиной является прогрессирующее ухудшение состояния дисков, смягчающих кости позвоночника, — состояние, называемое дегенерацией межпозвоночных дисков (IVDD).

Хотя IVDD широко распространена и создает значительную нагрузку на пациентов и системы здравоохранения, в настоящее время не существует лекарств, способных остановить или обратить вспять ее прогрессирование. Хирургическое вмешательство остается единственным доступным долгосрочным методом лечения.

Известно, что наследственные факторы влияют на риск развития IVDD. Предыдущие исследования неоднократно связывали ранние проблемы с дисками с геном, ассоциированным с коллагеном IX — белком, который помогает связывать структурные волокна внутри межпозвоночных дисков.

Чтобы выяснить, как дефекты этого гена могут вызывать заболевание дисков, исследователи из Эдинбургского и Бристольского университетов изучили рыбок данио-рерио, выведенных без функционирующей копии этого гена.

У данио-рерио развились повреждения позвоночника, подобные человеческим

С возрастом у данио-рерио развивались аномалии позвоночника, очень похожие на заболевание дисков у людей. Их позвонки срастались, а минеральные отложения делали ткань между костями аномально твердой.

Исследователи обнаружили, что эта минерализация начиналась не сразу. Сначала начинал разрушаться поддерживающий каркасный слой внутри развивающегося позвоночника. Минеральные отложения появлялись только после этого раннего структурного повреждения.

Затем команда изучила паттерны активности генов у рыбок, чтобы определить, какие гены стали более или менее активными.

Их анализ выявил проблемы с переработкой жиров и с mTOR — путем, регулирующим рост. Они также обнаружили изменения, связанные с контролем фосфатов и передачей сигналов витамина А. Каждый из этих процессов был связан с аномальным накоплением минералов.

Существующий препарат от остеопороза уменьшил накопление минералов

Исследователи также определили несколько подходов, которые уменьшили повреждение позвоночника.

Бисфосфонат — тип препарата, защищающего кости и уже используемого для лечения остеопороза, — предотвращал накопление минералов. Сращение позвонков также уменьшалось, когда рыбок кормили меньше или лечили препаратами, подавляющими метаболизм жиров.

По словам исследователей, результаты подчеркивают регуляцию фосфатов и метаболизм жиров как особенно многообещающие области для разработки будущих лекарств.

Исследование финансировалось организациями Arthritis UK и BBSRC и было опубликовано в журнале Communications Biology.

Новые возможности помимо хирургии

Ведущий автор исследования, доктор Эрика Каге из Института генетики и рака Эдинбургского университета, заявила: «На протяжении десятилетий хирургия была единственным реальным ответом на заболевание дисков. Понимая биологию, которая заставляет позвоночник затвердевать, наши исследования на данио-рерио указывают на несколько способов замедлить этот процесс, включая препарат, который уже безопасно используется у пациентов. Предстоит еще много работы, но для состояния, которое поражает людей на протяжении поколений без перспективы лечения, это невероятно захватывающе».

Доктор Кэролайн Айлотт, руководитель отдела исследований в Arthritis UK, сказала: «Для 9,5 миллионов человек в Великобритании, живущих с болью в спине, это исследование дает новую надежду на то, что потенциальные новые терапевтические подходы уже на горизонте».

«Мы гордимся тем, что финансируем исследования, которые раскрывают науку, стоящую за процессами, приводящими к дегенерации межпозвоночных дисков. Боль в спине — одно из самых распространенных заболеваний в Великобритании, которое на протяжении поколений портило жизнь миллионам. Доктор Эрика Каге и ее команда в Эдинбургском университете обнаружили важные генетические доказательства, которые могут проложить путь к новым методам лечения, приближая нас к будущему, в котором меньшему числу людей придется жить с ежедневной болью и проблемами, которые приносит боль в спине».

Доктор Джеф Грейнджер, исполнительный директор по бионауке в BBSRC, добавил: «Это исследование показывает, как публично финансируемая фундаментальная бионаука может генерировать знания, необходимые для решения серьезных проблем здравоохранения. Раскрывая новые знания о том, как здоровые биологические процессы нарушаются при возрастной дегенерации межпозвоночных дисков, исследование открывает многообещающие пути для разработки будущих методов лечения. Это отличный пример того, как исследования, поддерживаемые BBSRC, помогают превращать научные открытия в знания и инновации, способные улучшить жизнь людей».