Mocniejsze kości dzięki ciepłu i mikrobiomowi

Pod wpływem ciepła wzrasta wytrzymałość kości, w czym znaczący udział ma mikroflora jelitowa – informuje pismo „Cell Metabolism”.

Osteoporoza to patologiczne zmniejszenie gęstości kości, któremu towarzyszy pogorszenie ich architektury, mniejsza wytrzymałość i większe ryzyko złamań. Zwykle ma ona związek z zaawansowanym wiekiem i dotyczy mniej więcej jednej trzeciej kobiet po menopauzie (mężczyźni też na nią zapadają).

Szwajcarscy naukowcy z Universite de Geneve (UNIGE) wykazali, że ekspozycja na ciepło poprawia wytrzymałość kości. Udało im się również wyjaśnić rolę, jaką w tym zjawisku odgrywa mikroflora jelitowa.

Badacze przeprowadzili analizy epidemiologiczne, eksperymenty laboratoryjne, wykorzystali także najnowocześniejsze narzędzia metagenomiczne i metabolomiczne. Okazało się, że ekspozycja na cieplejsze temperatury otoczenia (34 st. C) zwiększa wytrzymałość kości, jednocześnie zapobiegając utracie gęstości kości typowej dla osteoporozy. Co więcej, dochodzi wówczas do wywołanej przez ciepło zmiany składu mikroflory jelitowej. Jej przeszczepianie od myszy żyjących w ciepłym środowisku myszom cierpiącym na osteoporozę sprawia, że kości stają się mocniejsze i gęstsze. Możliwe, że dzięki podobnemu podejściu da się skutecznie zapobiegać osteoporozie i leczyć ją.

W biologii znana jest reguła Allena, sformułowana przez XIX-wiecznego przyrodnika Joela Asapha Allena, zgodnie z którą zwierzęta żyjące w ciepłych obszarach mają większą powierzchnię ciała w stosunku do objętości niż zwierzęta żyjące w chłodniejszym środowisku. Większa powierzchnia skóry umożliwia lepsze odprowadzanie ciepła ciała. „W jednym eksperymencie umieściliśmy nowonarodzone myszy w temperaturze 34 st. C, aby zminimalizować szok cieplny związany z ich narodzinami. Odkryliśmy, że mają dłuższe i mocniejsze kości, co potwierdza, że temperatura otoczenia wpływa na wzrost kości” – wyjaśnia Mirko Trajkovski, profesor w Zakładzie Fizjologii i Metabolizmu Komórki oraz w Centrum Diabetologii Wydziału Lekarskiego UNIGE, który kierował badaniem.

Następnie naukowcy umieścili kilka grup dorosłych myszy w ciepłym środowisku. Chociaż rozmiar kości pozostał niezmieniony, ich wytrzymałość i gęstość uległy znacznej poprawie. Kolejny eksperyment dotyczył myszy po wycięciu jajników (model osteoporozy po menopauzie). – Efekt był bardzo ciekawy – powiedziała Claire Chevalier, wówczas pracująca w laboratorium profesora Trajkowskiego i pierwsza autorka pracy. – Prosty fakt ocieplenia środowiska życia naszych myszy uchronił je przed utratą masy kostnej typową dla osteoporozy!.

By sprawdzić, jak wygląda sytuacja w przypadku ludzi, zespół badawczy przeanalizował globalne dane epidemiologiczne dotyczące częstości występowania osteoporozy w odniesieniu do średniej temperatury, szerokości geograficznej, spożycia wapnia i poziomu witaminy D.

Jak się okazało, niezależnie od innych czynników im wyższa temperatura, tym mniej było złamań szyjki kości udowej (jedno z głównych następstw osteoporozy). – Znaleźliśmy wyraźną korelację pomiędzy szerokością geograficzną a złamaniami szyjki kości udowej, co oznacza, że w krajach północnych zapadalność jest wyższa niż na cieplejszym południu – mówi Mirko Trajkovski. Owa korelacja utrzymała się również po uwzględnieniu takich czynników jak witamina D, czy wapń.

Dzięki najnowocześniejszym narzędziom metagenomicznym opracowanym w genewskim laboratorium udało się zrozumieć rolę, jaką w omawianym procesie odgrywa mikroflora.

– Wraz z wiekiem i menopauzą równowaga między aktywnością osteoklastów (komórek niszczących kości) i osteoblastów (komórek budujących kości) zostaje zakłócona – wyjaśnia Claire Chevalier. – Jednak ciepło, działając na poliaminy (cząsteczki biorące udział w procesie starzenia, a zwłaszcza wpływające na kości), które jak odkryliśmy, są częściowo regulowane przez mikrobiom, może utrzymać równowagę między tymi dwiema grupami komórkowymi.

Uzyskane dane wskazują, że wystawienie na działanie ciepła może być strategią zapobiegania osteoporozie.

Aby jednak móc wykorzystać tę wiedzę do opracowania strategii terapeutycznych, naukowcy muszą precyzyjnie określić rolę poszczególnych bakterii w konkretnych chorobach. – Nadal musimy dopracować nasze analizy, ale naszym stosunkowo krótkoterminowym celem byłoby zidentyfikowanie bakteryjnych kandydatów i opracowanie kilku ‚koktajli bakteryjnych’ do leczenia zaburzeń metabolicznych i kostnych, takich jak osteoporoza, ale także na przykład do poprawy wrażliwości na insulinę – podsumowują autorzy. (PAP)

Paweł Wernicki, fot. pixabay.com

Data publikacji: 14.09.2020 r.

Udostępnij

Zachęcamy do zapisania się do Newslettera

Przeczytaj również