Препараты из группы бисфосфонатов, которыми врачи лечат остеопороз, могут защитить позвоночник. В экспериментах на рыбах данио-рерио эти лекарства не дали минералам откладываться в тканях и помешали соседним позвонкам срастаться. Исследование опубликовал журнал Communications Biology.
Хронические боли в шее и спине часто возникают из-за того, что со временем изнашиваются межпозвоночные диски. В здоровом организме они работают как амортизаторы: смягчают давление, распределяют вес и позволяют спине сгибаться. Когда диски теряют упругость, движения становятся скованными и болезненными. Пока медицина не умеет останавливать или обращать вспять этот процесс, поэтому в тяжелых случаях пациентам предлагают только хирургическую операцию.
Ученые из университетов Эдинбурга и Бристоля решили изучить природу этой болезни на рыбах данио-рерио. Биологи вывели особей, у которых не работал ген, связанный с белком коллагеном IX. У людей вариации в этом гене часто приводят к ранним проблемам со спиной, так как именно коллаген IX удерживает волокна дисков и сохраняет их структуру.
Опыты показали, что позвоночник модифицированных рыб разрушается почти так же, как у людей с дегенерацией дисков. Сначала у животных портился базовый опорный слой, который поддерживает ткани, пока позвоночник растет. Лишь после этого между позвонками начинали скапливаться соли. Из-за такой минерализации гибкие участки твердели – словно в неположенном месте росла лишняя кость, – а соседние позвонки срастались между собой.
Чтобы проследить процесс на молекулярном уровне, исследователи проверили, как меняется активность генов у больных рыб. Оказалось, что у животных сбивается жировой обмен и нарушается работа сигнальной системы mTOR, которая управляет ростом клеток и тем, как они реагируют на питательные вещества. Одновременно менялись сигналы витамина A, помогающие клеткам нормально работать, а также распределение фосфатов – минералов, которые в норме укрепляют кости и зубы, но делают мягкие ткани слишком жесткими, если скапливаются в них. По мнению авторов, диски изнашиваются не только из-за механической нагрузки: к болезни приводят и сбои в том, как клетки усваивают вещества и регулируют свой рост.
Затем биологи проверили, можно ли остановить патологию. Оказалось, что бисфосфонаты полностью мешают лишним минералам откладываться в позвоночнике рыб. В медицине эти лекарства применяют при остеопорозе, чтобы кости не теряли прочность и реже ломались. Кроме того, позвонки у животных стали реже срастаться, когда рыб меньше кормили или давали им препараты, подавляющие жировой обмен.
Руководитель исследования Эрика Кагуэ из Эдинбургского университета отметила, что хирургия десятилетиями оставалась единственным надежным ответом на болезни межпозвоночных дисков, а новые данные указывают сразу на несколько способов затормозить патологию. Работу профинансировали благотворительный фонд Arthritis UK и британский государственный совет BBSRC. По словам представительницы Arthritis UK Кэролайн Эйлотт, только в Великобритании с постоянными болями в спине живут около 9,5 миллиона человек, и открытие дает надежду на новые способы лечения. Исполнительный директор BBSRC Джеф Грейнджер добавил, что такие фундаментальные проекты показывают, как с возрастом ломаются здоровые биологические процессы.
Авторы работы подчеркивают, что все эксперименты пока ставили только на рыбах. Ученым еще предстоит проверить, происходят ли те же процессы в организме человека. В частности, результаты опытов не доказывают, что диета или меньший объем пищи способны защитить позвоночник людей.
