Ученые открыли новый гормон, который делает кости сверхпрочными
Матери млекопитающих жертвуют многим ради заботы о своих детенышах. Чтобы кормить новорожденных молоком, их организмы извлекают кальций из собственных костей.
Ученые давно задавались вопросом, почему скелеты матерей не разрушаются под давлением, и американские исследователи во главе с Калифорнийским университетом в Сан-Франциско (UCSF) считают, что им удалось разгадать эту загадку. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Команда обнаружила у самок мышей совершенно новый гормон, который способствует росту удивительно крепких и плотных костей.
Нейробиологи назвали его материнским гормоном мозга (МГМ), хотя он способствует формированию крепких и здоровых костей у мышей всех возрастов и полов.
«Одним из замечательных моментов в этих результатах является то, что если бы мы не изучали самок мышей, что, к сожалению, является нормой в биомедицинских исследованиях, то мы могли бы полностью упустить это открытие», — говорит фармаколог Холли Ингрэм, возглавляющая собственную лабораторию в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. «Это подчеркивает, насколько важно изучать как самцов, так и самок животных на протяжении всей жизни, чтобы получить полное представление о биологии».
Сегодня в центре внимания подавляющего большинства исследований мозга находится мужской мозг, и только 2 процента опубликованных исследований нейровизуализации изучали гормональные факторы, такие как половые стероиды.
Эстроген — это стероид для построения костей, оказывающий широкое воздействие на мозг. Хотя его уровень то повышается, то понижается на протяжении жизни, после менопаузы эстроген вырабатывается в меньших количествах, из-за чего женщины постарше становятся уязвимыми к остеопорозу, ослабляющему кости.
Уровень эстрогена также падает, когда женщина кормит грудью, что также замедляет рост костей. Между тем, организм матери высасывает или « высасывает » кальций из скелета, чтобы продолжать кормить своего новорожденного, что должно еще больше подвергать кости риску.
В 2019 году лаборатория Ингрэма в Калифорнийском университете в Сан-Франциско с удивлением обнаружила, что блокирование эстрогена в определенной части мозга самки мыши на самом деле значительно повысило прочность костей животного.
Казалось, что эстроген заменяет какой-то другой гормон, отвечающий за формирование костей, и теперь исследователи его обнаружили.
Материнский мозговой гормон, или MBH, — это известный белок под названием CCN3. Секретируется нейронами в части мозга, называемой дугообразным ядром , участвует в воспроизводстве и половом созревании.
Во время нормальной лактации у мышей выработка МБГ этими нейронами резко возрастает по мере снижения уровня эстрогена.
Было обнаружено, что MBH стимулирует активность стволовых клеток в костной ткани мышей и человека в лабораторных условиях. У живых мышей всех возрастов и полов повышение MBH усилило ремоделирование костей и ускорило заживление переломов.
Это особенно важно для самок мышей. Кормление большого выводка новорожденных требует от матери-грызуна пожертвовать почти 30 процентами плотности своих костей.
Несмотря на то, что потери нормализуются, когда лактация прекращается и уровень эстрогена снова повышается, мать и ее детеныши будут плохо себя чувствовать без противодействующей природы MBH. В экспериментах на живых мышах, когда выработка MBH была искусственно подавлена, исследователи обнаружили, что мать потеряла гораздо больше плотности костей, чем обычно, а детеныши быстро потеряли вес.
Напротив, когда исследователи вводили дополнительный МБГ молодым взрослым и старым мышам, как самцам, так и самкам, у животных в течение нескольких недель наблюдалось значительное увеличение массы и прочности костей.
У пожилых самок мышей с очень низким уровнем эстрогена лечение МБГ увеличило массу костной ткани более чем вдвое.
«В некоторых ситуациях высокоминерализованные кости не приносят пользы; они могут быть слабее и даже легче ломаться», — говорит Томас Амбрози из Калифорнийского университета в Дэвисе. «Но когда мы проверили эти кости, они оказались намного прочнее обычных. Мы никогда не могли добиться такого рода минерализации и результата заживления с помощью какой-либо другой стратегии».
И это не последняя хорошая новость. Когда исследователи упаковали MBH в гидрогелевый пластырь и наложили его непосредственно на сломанную кость у старой мыши, это способствовало росту кости в месте перелома.
Теперь необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, насколько хорошо эти результаты переносятся на людей. Во время грудного вскармливания люди временно теряют около 10 процентов плотности своих костей, что значительно меньше, чем у мышей.
«Потеря костной массы происходит не только у женщин в постменопаузе, но и у женщин, переживших рак молочной железы и принимающих определенные блокаторы гормонов; у молодых, хорошо подготовленных элитных спортсменок; и у пожилых мужчин, относительная выживаемость которых ниже, чем у женщин после перелома шейки бедра», — объясняет Ингрэм. «Было бы невероятно интересно, если бы [MBH] смог увеличить массу костной ткани во всех этих сценариях».