მეთილენის ლურჯი და ჩონჩხის დაბერება: რატომ ვერ იწინასწარმეტყველა უჯრედულმა მიგნებებმა თაგვის ძვლებში მიღებული შედეგები

წარმოიდგინეთ ნაერთი, რომელიც სწორედ ძვლის დამშლელი უჯრედების აქტივობას ამცირებს: მას კულტურის ჭურჭელში ცდიან და ის ზუსტად ისე მოქმედებს, როგორც იმედოვნებდნენ. ნაკლები მრავალბირთვიანი ოსტეოკლასტი, მკაფიო დოზაზე დამოკიდებული ეფექტი და ამ ყველაფრის უკან დამაჯერებელი მიტოქონდრიული ახსნა. შემდეგ იმავე ნაერთს თაგვებს მათი ზრდასრული ცხოვრების უმეტესი ნაწილის განმავლობაში აძლევენ, მათ ჩონჩხს სამ განზომილებაში სკანირებენ და განსხვავებას ვერ პოულობენ. დაბერებული ძვლები დაბერებულად გამოიყურება, მკურნალობითაც და მის გარეშეც.

ასეთია 2024 წლის ერთი კვლევის სურათი, შელამაზების გარეშე, და მისი ზუსტად გაგება მნიშვნელოვანია, რადგან ის სწორედ იმ ზღვარზე დგას, სადაც ძვლებთან დაკავშირებული საკვები დანამატების შესახებ მტკიცებების უმეტესობა ვერ უძლებს შემოწმებას. ნაშრომი ეკუთვნის პუდელსა და მის კოლეგებს, გამოქვეყნდა ჟურნალ Aging-ში 2024 წლის მარტში და ღია წვდომითაა ხელმისაწვდომი, ამიტომ ქვემოთ მოყვანილი ყველა გაზომვის წყაროსთან შედარება შესაძლებელია. მისი მთავარი შედეგი ნულოვანია. ნულოვანი შედეგები მარცხი არ არის. ისინი პასუხებია, და ეს კვლევა ერთ ვიწრო კითხვას კარგად პასუხობს: ინარჩუნებს თუ არა მეთილენის ლურჯით ან მიტოქინონით ხანგრძლივი სისტემური ანტიოქსიდანტური მკურნალობა დაბერებადი თაგვის ჩონჩხს? არა.

როგორ გამოიყურება ძვლის დაბერება რიცხვებში

ასაკთან ერთად ძვლის დაკარგვა მხოლოდ ერთი პროცესით არ შემოიფარგლება, ამიტომ კვლევაშიც მხოლოდ ერთი მაჩვენებელი არ გაუზომავთ. მიკროკომპიუტერული ტომოგრაფიით მკვლევრებმა ჩონჩხის სამი უბანი დაასკანირეს: ბარძაყის ძვლის დიაფიზის შუა ნაწილის კორტიკალური ძვალი — მკვრივი ღერო; ბარძაყის ძვლის დისტალური მეტაფიზის ტრაბეკულური ძვალი — სახსართან მდებარე ღრუბლისებრი ქსელი; და წელის მეხუთე მალის ტრაბეკულური ძვალი. თითოეულ უბანზე მათ მიკროარქიტექტურის სტანდარტული პარამეტრები აღრიცხეს. BV/TV არის მოცულობის ის წილი, რომელსაც ძვალი იკავებს და არა ძვლის ტვინის სივრცე. BMD მინერალური სიმკვრივეა. Tb.Th, Tb.N და Tb.Sp აღწერს ტრაბეკულების სისქეს, რაოდენობასა და მათ შორის დაშორებას. კორტიკალური სისქე და განივი კვეთის ფართობები ძვლის ღეროს აღწერს.

ტრაბეკულური ძვალი წარმოიდგინეთ, როგორც საწყობის შიგნით არსებული საყრდენი კონსტრუქცია. დაბერება ზოგიერთ საყრდენს მთლიანად აქრობს, დანარჩენებს კი ათხელებს; შედეგად, სტრუქტურით შევსებული სივრცის წილი მცირდება, დარჩენილი საყრდენები ერთმანეთს უფრო შორდება და მთელი კარკასი ნაკლებ დატვირთვას უძლებს. კორტიკალური ძვალი თვითონ საწყობის კედელია, რომელიც თხელდება. მკურნალობა, რომელიც ჩონჩხს იცავს, ამ რიცხვებში უნდა აისახოს. სწორედ ასეთი შემოწმება ჩატარდა კვლევაში.

რა მოხდა კულტურის ჭურჭელში

უჯრედულ ექსპერიმენტებში გამოიყენეს ძვლის ტვინი, რომელიც 6-დან 7 თვემდე ასაკის UM-HET3 თაგვების ბარძაყისა და წვივის ძვლებიდან აიღეს. ეს გენეტიკურად მრავალფეროვანი ხაზი დაბერების კვლევებისთვისაა გამოყვანილი. გამოიკვეთა ოთხი მიგნება, რომლებიც სხვადასხვა მიმართულებაზე მიუთითებს, ამიტომ თითოეული ცალკე უნდა განვიხილოთ.

პირველი: მეზენქიმური ღეროვანი უჯრედები — უჯრედთა ერთობლიობა, რომელიც მომავალ ძვლის წარმომქმნელ უჯრედებსაც მოიცავს — 48 საათის განმავლობაში სიცოცხლისუნარიანობას ინარჩუნებდა მეთილენის ლურჯისა და მიტოქინონის 0.125-დან 0.5 მიკრომოლარულამდე კონცენტრაციებზე. არც ტოქსიკურობა გამოვლენილა და არც გაუმჯობესება. მეორე: როდესაც ამ ღეროვან უჯრედებს ოსტეოგენურ გარემოში ოსტეობლასტებად გარდაქმნისკენ უბიძგეს და მე-18 დღეს ტუტე ფოსფატაზაზე შეღებეს, არცერთმა ნაერთმა არ შეცვალა შედეგი არცერთ შესწავლილ კონცენტრაციაზე. კულტურაში ძვლის წარმომქმნელმა უჯრედებმა არ უპასუხეს.

მესამე: ძვლის დამშლელმა უჯრედებმა კი უპასუხეს. ძვლის ტვინის წინამორბედი უჯრედები, რომლებიც M-CSF-ითა და RANKL-ით — ოსტეოკლასტების მისაღებად გამოყენებული სტანდარტული მეთოდით — გაააქტიურეს, კონცენტრაციის ზრდასთან ერთად ნაკლებ TRAP-დადებით მრავალბირთვიან უჯრედს წარმოქმნიდა. მკაფიო შემცირება 0.25 მიკრომოლარულზე ზემოთ გამოვლინდა, პრაქტიკულად — ყველაზე მაღალ შესწავლილ კონცენტრაციაზე, 0.5-ზე. სწორედ ეს მიგნება აძლევს დასაბამს უამრავ ოპტიმისტურ შეჯამებას, და ის თავის საზღვრებში რეალურია: კულტურაში პირდაპირი, უწყვეტი ზემოქმედება ოსტეოკლასტების წარმოქმნას დოზაზე დამოკიდებულად თრგუნავდა.

მეოთხე: მომწიფებულ ოსტეობლასტებში, რომლებზეც ნაერთებით 48 საათის განმავლობაში იმოქმედეს და შემდეგ მიტოქონდრიული სტრესის ტესტი ჩაუტარეს, არცერთ ნაერთს ჟანგბადის ბაზალური ან მაქსიმალური მოხმარების მნიშვნელოვანი ცვლილება არ გამოუწვევია. 0.5 მიკრომოლარულ კონცენტრაციაზე ორივე თითქოს ოდნავ ამცირებდა სუნთქვას, მაგრამ ცვლილება სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი არ იყო. ამგვარად, კულტურის ჭურჭელში ძვლის წარმომქმნელი უჯრედების მიტოქონდრიული ფუნქციის აღდგენა არ გამოვლენილა, რომელიც ანტიოსტეოკლასტურ ეფექტს შეავსებდა. შემოთავაზებულმა მექანიზმმა — ენერგეტიკის გაუმჯობესებამ მიტოქონდრიული ელექტრონების ტრანსპორტის ჯაჭვის მეშვეობით — სუნთქვის გაზომვადი გაუმჯობესება არ გამოიწვია იქ, სადაც მკვლევრები მას ეძებდნენ.

რა მოხდა თაგვებში

ამას მოჰყვა ცხოველებზე ჩატარებული ორი ექსპერიმენტი, მნიშვნელოვნად განსხვავებული მასშტაბებით.

უფრო მცირე ექსპერიმენტში გამოიყენეს ინბრედული C57BL/6J მდედრები — ბიოსამედიცინო კვლევების ფართოდ გამოყენებული ხაზი. 18 თვის ასაკიდან, რაც თაგვისთვის დაახლოებით გვიან შუახანს შეესაბამება, მათი ნახევარი 6 ან 12 თვის განმავლობაში სვამდა წყალს, რომელიც 250 მიკრომოლარულ მეთილენის ლურჯს შეიცავდა, შესაბამისად, 24 ან 30 თვის ასაკამდე. დაუმუშავებელი 18 თვის მდედრები საწყის მაჩვენებლებს იძლეოდნენ, 5 თვის მდედრები კი აჩვენებდნენ, როგორ გამოიყურებოდა ახალგაზრდა ძვალი. დაბერებამ ზუსტად ის გააკეთა, რასაც ჩვეულებრივ აკეთებს. L5 მალაში ძვლის მოცულობითი წილი დაახლოებით 35 პროცენტით შემცირდა, მინერალური სიმკვრივე — დაახლოებით 18 პროცენტით, ხოლო ტრაბეკულების რაოდენობა დაახლოებით განახევრდა, მკურნალობის მიუხედავად. კორტიკალური სისქე 18-დან 24 თვემდე დაახლოებით 10 პროცენტით შემცირდა, 30 თვისთვის კი — დაახლოებით 30 პროცენტით. მეთილენის ლურჯმა არცერთი ამ მრუდის მიმართულება არ შეცვალა.

უფრო დიდი ექსპერიმენტი დაბერების ეროვნული ინსტიტუტის ინტერვენციების ტესტირების პროგრამის ფარგლებში ჩატარდა. ეს პროგრამა სამ ცენტრში ორივე სქესის UM-HET3 თაგვებზე კანდიდატ ნაერთებს ამოწმებს. საკვებში მეთილენის ლურჯის 28 ნაწილის მილიონზე და მიტოქინონის 100 ნაწილის მილიონზე მიწოდება ადრეული ზრდასრული ასაკიდან დაიწყო და დაახლოებით 22-დან 24 თვემდე გაგრძელდა. მიკრო-CT-ით ჩონჩხის იგივე სამი უბანი შეისწავლეს. გამოქვეყნებული ცხრილი თითოეულ პარამეტრს სქესისა და მკურნალობის მიხედვით, კორექტირებული სტატისტიკური მონაცემებით ასახავს, და მკურნალობის სვეტში ყველგან ერთი და იგივე შედეგია: მნიშვნელოვანი ეფექტი არ არის, მკურნალობასა და სქესს შორის ურთიერთქმედება არ არის, არცერთ უბანზე. კორტიკალური თუ ტრაბეკულური ძვალი, ბარძაყი თუ ხერხემალი, მამრი თუ მდედრი, მეთილენის ლურჯი თუ მიტოქინონი — ჩონჩხი ჩვეულებრივი ტემპით ბერდებოდა.

ცხრილი, რომელიც ორივე ნაწილის შედეგებს აპირისპირებს

ამ ცხრილს მთელი სტატია ეყრდნობა. თითოეული მწკრივი კვლევისავე გაზომვების გამოყენებით ერთმანეთს ადარებს იმას, რაც ერთი და იმავე ბიოლოგიური პროცესისთვის კულტურის ჭურჭელში და ცხოველში გამოვლინდა.

მწკრივების თანმიმდევრული წაკითხვა პარადოქსს აქრობს. ოთხი უჯრედული პროცესიდან მხოლოდ ერთმა უპასუხა, და ისიც მხოლოდ შესწავლილი დიაპაზონის ზედა ზღვართან ახლოს, უწყვეტი პირდაპირი ზემოქმედების პირობებში. კულტურის ჭურჭელში დანარჩენი შედეგები უკვე ნულოვანი იყო. ამიტომ ცხოველური შედეგი ნაკლებად ჰგავს წინააღმდეგობას და უფრო მეტად — დადასტურებას: კულტურაში სამი ნულოვანი შედეგი და ერთი პირობითი ეფექტი ცხოველში ყველა მიმართულებით ნულოვან შედეგად იქცა.

ძვლის სტრუქტურა სიცოცხლის ხანგრძლივობა არ არის

ერთი გაუგებრობა ცალკე განყოფილებას იმსახურებს, რადგან მეთილენის ლურჯს სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე მონაცემები ნამდვილად აქვს და მათი ძვლის მონაცემებად მცდარი აღქმა ადვილია. ინტერვენციების ტესტირების პროგრამის ადრინდელ კოჰორტაში მეთილენის ლურჯმა საკვებში იმავე დოზით UM-HET3 მდედრების სიცოცხლის ხანგრძლივობის 90-ე პროცენტილი დაახლოებით 6 პროცენტით გაზარდა. ეს იყო სიცოცხლის გვიან ეტაპზე გადარჩენაზე ეფექტი, სიცოცხლის მედიანური ხანგრძლივობის ცვლილების გარეშე და მამრებში ეფექტის გარეშე. მიტოქინონს არცერთ სქესში სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე ეფექტი არ გამოუვლენია. გადარჩენის ეს რიცხვები აღებულია პროგრამის მიერ გამოქვეყნებული სიცოცხლის ხანგრძლივობის მონაცემებიდან და არა ძვლების შესახებ ნაშრომიდან.

ძვლების შესახებ ნაშრომის წვლილი ამ ორი ტიპის მონაცემების გამიჯვნაა. ნაერთს შეუძლია ერთ სქესში სიცოცხლის გვიან ეტაპზე გადარჩენა შეცვალოს ისე, რომ ჩონჩხის არცერთი გაზომილი მახასიათებელი არ შეინარჩუნოს. გადარჩენის მაჩვენებელი ყველა მიზეზით სიკვდილს აღრიცხავს; მიკრო-CT კი მალაში საყრდენებს ითვლის. არ არსებობს წესი, რომლის მიხედვითაც სიცოცხლის გასახანგრძლივებლად ინტერვენციამ აუცილებლად ძვალზე უნდა იმოქმედოს, და ეს კვლევა პირდაპირი მტკიცებულებაა, რომ მდედრებში მეთილენის ლურჯის გვიანი სიცოცხლის სიგნალი სხვა გზით გამოვლინდა. ვინც სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე მიგნებას მეთილენის ლურჯისა და ოსტეოპოროზის შესახებ მტკიცების მხარდასაჭერად იყენებს, თითქოს თანხას არასწორი ანგარიშიდან ხარჯავს. ამ მონაცემების გამიჯვნის ზოგადი მიდგომა განხილულია სტატიაში როგორ წავიკითხოთ მეთილენის ლურჯის კვლევები.

რატომ ვერ იწინასწარმეტყველა კულტურის ჭურჭელმა თაგვის შედეგი

მონაცემებს ხუთი ახსნა ერგება, და ისინი ერთმანეთს არ გამორიცხავს.

პირველი ზემოქმედების პირობებია. კულტურაში უჯრედები მუდმივად იყო მოთავსებული ცნობილი კონცენტრაციების გარემოში. თაგვები კი თვეების განმავლობაში იღებდნენ დოზირებულ საკვებს, და კვლევაში არ გაზომილა არც პრეპარატის დონე ძვლის ტვინში და არც ძვალში ჟანგვითი დაზიანების რომელიმე მარკერი. კონცენტრაციამ, რომელიც პირდაპირი გამოყენებისას ოსტეოკლასტებს თრგუნავს, შესაძლოა ძვლის ტვინის წინამორბედ უჯრედებამდე ამავე დონით ვერასოდეს მიაღწიოს. ნაშრომში თითოეული ნაერთის მხოლოდ ერთი დოზა გამოსცადეს in vivo, ამიტომ ცხოველში დოზაზე დამოკიდებული პასუხი უცნობი რჩება.

მეორე ქიმიაა. ჟანგბადის რეაქტიული ფორმები უჯრედში ერთ კარგად შერეულ საერთო მასას არ ქმნის. ისინი მცირე კომპარტმენტებში, მოკლე დროითი მონაკვეთების განმავლობაში მოქმედებს, ხოლო მიტოქონდრიული, ციტოზოლური და მემბრანული ჟანგვა-აღდგენითი სისტემები ნაწილობრივ დამოუკიდებლად მუშაობს. მიტოქინონი განზრახ ისეა შექმნილი, რომ მიტოქონდრიებში კონცენტრირდეს, მაშინ როცა ოსტეოკლასტების წარმოქმნის მამოძრავებელი ჟანგვითი სიგნალები შეიძლება სხვაგან წარმოიშვას. ერთ კომპარტმენტში მათი შემცირება აუცილებელი არ არის იმეორებდეს იმას, რასაც მთელი უჯრედის უწყვეტი ზემოქმედება აღწევს.

მესამე პროცესების ურთიერთკავშირია. ცოცხალ ძვალში რეზორბცია და წარმოქმნა დაკავშირებულია: ოსტეოკლასტები და მათი მეზობელი უჯრედები გამოყოფენ სიგნალებს, რომლებიც ძვლის წარმომქმნელ უჯრედებს ახლახან რეზორბირებულ უბანზე იზიდავს. ოსტეოკლასტების წარმოქმნის დათრგუნვა ძვალს იმავე რაოდენობით არ მატებს, რადგან ამან შეიძლება მშენებელი უჯრედების მომხმობი სიგნალებიც გააქროს. კულტურის ჭურჭელი, რომელიც მხოლოდ წინამორბედ უჯრედებს შეიცავს, ამ უკუკავშირს ვერ აჩვენებს. ჩონჩხი კი მას ვერ მალავს.

მეოთხე დატვირთვაა. ოსტეოციტები მექანიკურ დეფორმაციას აღიქვამს და მთელი ძვლის რემოდელირების ბალანსს განსაზღვრავს. როცა ცხოველები ბერდებიან და ნაკლებად მოძრაობენ, მექანიკური სიგნალი სუსტდება და დანაკარგი მაინც ვითარდება, მიუხედავად ერთი ტიპის უჯრედზე ზომიერი ფარმაკოლოგიური ზემოქმედებისა. თავად ავტორები უფრო სავარაუდო ბერკეტებად ვარჯიშსა და ანაბოლურ დატვირთვას ასახელებენ — ეს თავაზიანი გზაა იმის სათქმელად, რომ ჩონჩხი ფიზიკას უფრო უსმენს, ვიდრე ჟანგვა-აღდგენით ქიმიას.

მეხუთე დაწყების დროა, თუმცა ერთი დათქმით. C57BL/6J ექსპერიმენტში მკურნალობა 18 თვის ასაკში დაიწყო, როცა მნიშვნელოვანი სტრუქტურული დანაკარგი უკვე მომხდარი იყო, და ვერცერთი ანტირეზორბციული საშუალება ვერ აღადგენს უკვე პერფორირებულ და დაკარგულ ტრაბეკულებს წარმოქმნის შესაბამისი სტიმულის გარეშე. მაგრამ დაწყების დრო სრულ ახსნად ვერ გამოდგება, რადგან ინტერვენციების ტესტირების პროგრამაში დოზირება ადრეული ზრდასრული ასაკიდან დაიწყო და მაინც არაფერი შეცვალა. გვიანი დაწყება ერთი ექსპერიმენტის ნაწილს ხსნის. მეორე ექსპერიმენტს კი საერთოდ ვერ ხსნის.

რას ნიშნავს ეს მეთილენის ლურჯისა და ოსტეოპოროზის შესახებ მტკიცებებისთვის

მკითხველისთვის, რომელიც მეთილენის ლურჯს ძვლის ჯანმრთელობის ან ჩონჩხის დაბერების თვალსაზრისით აფასებს, პრაქტიკული დასკვნა მოკლეა. თაგვებზე არსებული საუკეთესო გრძელვადიანი მტკიცებულებები აჩვენებს, რომ მეთილენის ლურჯის ან მიტოქინონის ხანგრძლივ გამოყენებას ჩონჩხისთვის სარგებელი არ მოუტანია, მიუხედავად კულტურაში გამოვლენილი რეალური ანტიოსტეოკლასტური სიგნალისა. სიცოცხლის ხანგრძლივობის ლიტერატურაში მეთილენის ლურჯს მხოლოდ მდედრებში აქვს მოკრძალებული ეფექტი სიცოცხლის გვიან ეტაპზე, და ეს კვლევა აჩვენებს, რომ ეს ეფექტი ძვლის გზით არ განხორციელებულა. არცერთი მონაცემთა ჯგუფი არ ამყარებს ადამიანებში მის გამოყენებას ოსტეოპოროზისთვის, და ადამიანის ძვლის შესახებ მონაცემები აქ საერთოდ არ არის წარმოდგენილი. ადამიანებში დოზირებისა და პროდუქტის უსაფრთხოების საკითხები ეკუთვნის თემას მეთილენის ლურჯის უსაფრთხოება და გვერდითი მოვლენები და არა თაგვის ამ ჩონჩხს.

უფრო ღრმა გაკვეთილი მტკიცებულებათა თანმიმდევრობას ეხება. უჯრედული შედეგი გვიჩვენებს, რა შეუძლია ნაერთს უჯრედის ერთ ტიპზე კონტროლირებადი ზემოქმედების პირობებში. ძვლის შედეგი კი გვიჩვენებს, რას უშვება თვეების განმავლობაში სისტემური ზემოქმედება ორგანოს, რომელიც მექანიკური კონტროლის ქვეშ უჯრედის ორ ტიპს ერთმანეთთან აკავშირებს. პირველი ის ადგილია, სადაც ჰიპოთეზები იბადება. მეორე კი ის ადგილია, სადაც ჩონჩხის დაბერებისა და ამ ორი ანტიოქსიდანტის შესახებ ეს კონკრეტული ჰიპოთეზა დაიღუპა.