Растет спрос на методы лечения, которые могут безопасно предотвратить и обратить вспять потерю костной массы с течением времени. Остеопороз, заболевание, ослабляющее кости и повышающее их склонность к переломам, поражает около шести миллионов человек только в Германии, большинство из которых — женщины. Он особенно распространен в пожилом возрасте и после менопаузы, когда плотность костной ткани естественным образом снижается.
Поскольку существующие методы лечения могут иметь ограничения или побочные эффекты, исследователи ищут новые способы более эффективного укрепления костей. Один из многообещающих подходов заключается в выявлении новых биологических мишеней в организме, которые можно использовать для разработки более эффективных лекарств.
Недавнее исследование, проведенное в Лейпцигском университете, выявило одну из таких мишеней: рецептор под названием GPR133. Этот рецептор принадлежит к более крупному семейству, известному как адгезионные G-белковые рецепторы, или GPCR. Эти рецепторы расположены на поверхности клеток и помогают передавать сигналы, которые контролируют многие процессы в организме. Хотя GPCR уже играют важную роль в медицине, эта конкретная подгруппа не получила широкого изучения.
Новые исследования показывают, что GPR133 играет ключевую роль в формировании и поддержании здоровья костей.
Рецептор, связанный с прочностью костей.
Чтобы понять, насколько важен GPR133, исследователи изучили, что происходит, когда он функционирует неправильно. В исследованиях на животных мыши с генетическими изменениями, нарушающими работу этого рецептора, развивали низкую плотность костной ткани в раннем возрасте, что очень напоминало остеопороз у людей.
«Если этот рецептор поврежден в результате генетических изменений, у мышей в раннем возрасте наблюдаются признаки потери плотности костной ткани — аналогичные остеопорозу у людей. Используя вещество AP503, которое было недавно идентифицировано с помощью компьютерного скрининга как стимулятор GPR133, мы смогли значительно увеличить прочность костей как у здоровых, так и у мышей с остеопорозом», — объясняет профессор Инес Либшер, ведущий исследователь этого исследования из Института биохимии им. Рудольфа Шёнхаймера при медицинском факультете.
Соединение AP503 было обнаружено с помощью компьютерных методов скрининга, которые помогают ученым быстро идентифицировать молекулы, способные активировать определенные рецепторы. В данном случае AP503 действует как стимулятор GPR133.
Как формируются и разрушаются кости
Костная ткань может казаться статичной структурой, но она постоянно обновляется. Этот процесс контролируют два основных типа клеток. Остеобласты отвечают за построение новой костной ткани, а остеокласты — за разрушение старой. Здоровые кости зависят от тщательного баланса между этими двумя процессами.
Исследователи обнаружили, что GPR133 помогает регулировать этот баланс. В костной ткани рецептор активируется взаимодействием между соседними костными клетками, а также физическими силами, такими как движение и давление. После активации он посылает сигналы, которые увеличивают активность остеобластов и снижают активность остеокластов.
В результате получается более прочная, плотная кость, более устойчивая к повреждениям.
AP503, по-видимому, имитирует этот естественный процесс активации. Активируя тот же сигнальный путь, он может способствовать формированию костной ткани и ограничивать ее разрушение. Это делает его перспективным кандидатом для будущих методов лечения. Его потенциально можно использовать не только для защиты здоровых костей, но и для восстановления костной ткани у людей с остеопорозом, в том числе у женщин после менопаузы.
Потенциальные преимущества для стареющего населения
Влияние этого открытия может выходить за рамки простого оздоровления костей. В более ранних исследованиях та же команда из Лейпцига обнаружила, что активация GPR133 с помощью AP503 также улучшает силу скелетных мышц.
«Недавно продемонстрированное параллельное укрепление костной ткани еще раз подчеркивает огромный потенциал этого рецептора для медицинского применения в стареющем населении», — говорит доктор Юлиана Леманн, ведущий автор исследования и научный сотрудник Института биохимии имени Рудольфа Шёнхаймера.
Поддержание прочности мышц и костей имеет решающее значение для пожилых людей, поскольку снижает риск падений, переломов и потери самостоятельности. Лечение, способное поддерживать обе системы одновременно, может принести значительные преимущества.
В настоящее время исследовательская группа продолжает более детальное изучение AP503 и GPR133. Текущие проекты направлены на изучение того, как этот сигнальный путь может быть использован для лечения других заболеваний, а также на лучшее понимание того, как рецептор функционирует в организме.
Десятилетие исследований, стоящих за этим открытием.
Этот прорыв является результатом более чем десятилетней работы в Лейпцигском университете, посвященной адгезионным GPCR. Исследование проводится в рамках совместного исследовательского центра 1423 «Структурная динамика активации и сигнализации GPCR».
Лейпциг стал признанным на международном уровне лидером в этой области, внеся важный вклад в понимание того, как функционируют эти рецепторы и как их можно использовать в качестве мишени для новых методов лечения.
Почему это открытие важно
Остеопороз часто называют «тихим заболеванием», потому что потеря костной массы может происходить без заметных симптомов до тех пор, пока не случится перелом. К моменту обнаружения значительного ущерба уже может быть нанесено.
Выявление GPR133 как ключевого регулятора прочности костей открывает новое направление в лечении. Вместо простого замедления потери костной массы, будущие методы терапии могут активно восстанавливать кости и возвращать им прочность.
Хотя перед тестированием AP503 или аналогичных соединений на людях необходимы дополнительные исследования, полученные результаты дают многообещающее представление о будущем, в котором поддержание крепких и здоровых костей на протяжении всей жизни может стать гораздо более достижимым.
Источник: www.sciencedaily.com
