Вчені з'ясували, як шлях метаболізму вітаміну К регулює ремоделювання кісткової тканини

Кісткова тканина постійно оновлюється завдяки процесу ремоделювання кістки, у якому остеобласти формують нову кісткову тканину та остеокласти резорбують стару мінералізовану тканину.

Підтримання балансу між цими двома типами клітин є критично важливим для міцності скелета та профілактики переломів. Порушення цього балансу може призводити до остеопорозу та інших метаболічних захворювань кісток.

Хоча вітамін K давно асоціюється зі здоров’ям кісткової тканини, його точна біологічна роль залишалася недостатньо вивченою. Саме тому дослідники прагнули з’ясувати молекулярні механізми, за допомогою яких вітамін K регулює гомеостаз скелета.

Дослідження ролі вітаміну K

Дослідницька група під керівництвом доктора Матьє Феррона з Монреальського клінічного дослідницького інституту (Канада) вивчала, як вітамін K-залежне γ-карбоксилювання регулює взаємодію між остеобластами та остеокластами.

У дослідженні використовували:

• генетично модифіковані моделі мишей;
• системи спільного культивування остеобластів та остеокластів;
• молекулярний сигнальний аналіз;
• гістологічні методи;
• мікрокомп’ютерну томографію.

Вітамін K переважно діє через остеобласти

Команда дослідила ферменти, відповідальні за вітамін K-залежне γ-карбоксилювання. Було встановлено, що γ-глутамілкарбоксилаза та вітамін K оксидоредуктаза експресуються переважно в остеобластах, а не в остеокластах. Це свідчить про те, що сигнальні механізми вітаміну K реалізуються головним чином через клітини, що утворюють кістку.

Для подальшого аналізу дослідники вибірково видалили γ-глутамілкарбоксилазу в остеобластах самців мишей. До шестимісячного віку такі тварини мали значно вищу кісткову масу, щільнішу структуру кістки та більш виражену взаємопов’язаність кісткових трабекул.

Зниження резорбції кістки

Подальший аналіз показав, що збільшення кісткової маси було пов’язане насамперед зі зниженням резорбції кісткової тканини, а не зі стимуляцією кісткоутворення.

Втрата γ-глутамілкарбоксилази в остеобластах супроводжувалася:

• зменшенням кількості остеокластів;
• зниженням площі їхньої поверхні;
• зниженням циркулюючих маркерів резорбції кістки.

У дослідах спільного культивування остеобласти без γ-глутамілкарбоксилази значно гірше підтримували формування остеокластів.

Виявлення сигнального шляху GAS6–TAM

У подальших дослідженнях науковці ідентифікували білок GAS6 як ключовий медіатор взаємодії між остеобластами та остеокластами.

GAS6:

• секретується остеобластами;
• активує рецептори родини TAM — AXL та MerTK — на преостеокластах.

γ-карбоксильований GAS6 активно стимулював формування остеокластів і збільшував кількість ядер у цих клітинах, формуючи великі багатоядерні остеокласти з підвищеною здатністю до резорбції кістки.

Фармакологічне пригнічення рецепторів AXL та MerTK суттєво знижувало утворення остеокластів, що підтвердило важливість сигнального шляху GAS6–TAM.

Роль GAS6 у ремоделюванні скелета

Доктор Феррон зазначає, що результати дослідження демонструють неочікуваний механізм, за допомогою якого остеобласти активно регулюють дозрівання остеокластів.

Дослідники також вивчали трансгенних мишей із підвищеним рівнем GAS6 у крові. Такі тварини мали:

• нижчу щільність кісткової тканини;
• більшу кількість остеокластів;
• посилену резорбцію кістки.

Додаткові експерименти показали, що GAS6 переважно стимулює злиття преостеокластів у зрілі багатоядерні остеокласти, а не змінює сам процес диференціації клітин.

Потенційні клінічні перспективи

На думку авторів, дослідження формує нове уявлення про роль вітаміну K у біології скелета.

Вплив на сигнальний шлях GAS6–TAM у майбутньому може стати перспективним напрямом лікування:

• остеопорозу;
• метаболічних захворювань кісткової тканини;
• станів із надмірною активністю остеокластів.

Висновки

Загалом дослідження описує раніше невідомий вітамін K-залежний механізм, за допомогою якого остеобласти регулюють дозрівання остеокластів та резорбцію кістки.

Виявлення ролі GAS6 як медіатора взаємодії між клітинами кісткової тканини розширює розуміння гомеостазу скелета та відкриває нові перспективи для терапії крихкості кісток і метаболічних захворювань скелета. 

ДЖЕРЕЛО: news-medical

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.