Метилен көгі және қаңқаның қартаюы: жасушалық нәтижелер неліктен тышқан сүйегіндегі нәтижелерді болжай алмады

Сүйекті ыдырататын жасушалардың өзін бәсеңдететін қосылысты елестетіңіз: зертханалық ыдыста сыналғанда ол дәл күткендей әсер етеді. Көпядролы остеокласттар азаяды, дозаға тәуелді жауап анық көрінеді, ал мұның артында митохондрияларға қатысты қисынды түсіндірме бар. Содан кейін сол қосылыс тышқандарға ересек өмірінің басым бөлігінде беріледі, олардың қаңқасы үш өлшемде сканерленеді, бірақ ешқандай айырмашылық байқалмайды. Ем алған да, алмаған да кәрі тышқандардың сүйектері қартайған күйде қалады.

2024 жылғы бір зерттеудің нәтижесін шынайы сипаттасақ, көрініс осындай. Оны дәл түсіну маңызды, өйткені бұл зерттеу сүйекке арналған қоспалар туралы тұжырымдардың көбі сүрінетін шекарада тұр. Мақаланы Poudel және әріптестері 2024 жылғы наурызда Aging журналында жариялаған. Ол ашық қолжетімді, сондықтан төмендегі әр өлшемді түпнұсқамен салыстырып тексеруге болады. Оның негізгі нәтижесі — әсердің болмауы. Әсердің болмауы сәтсіздік емес. Бұл да жауап, әрі осы зерттеу нақты бір тар сұраққа жақсы жауап береді: метилен көгімен немесе митохинонмен ұзақ мерзімді жүйелік антиоксиданттық ем тышқанның қартайып келе жатқан қаңқасын сақтай ма? Жоқ.

Сүйектің қартаюы сандармен қалай көрінеді

Жас ұлғайған сайын сүйектің жоғалуы бір ғана өзгерістен тұрмайды, сондықтан зерттеу де бір ғана көрсеткішті өлшемеген. Зерттеушілер микрокомпьютерлік томография арқылы қаңқаның үш аймағын сканерледі: ортан жілік диафизінің орта тұсындағы кортикалық сүйек (сүйектің тығыз денесі), ортан жіліктің дисталдық метафизіндегі трабекулалық сүйек (буынға жақын кеуекті тор) және бесінші бел омыртқасындағы трабекулалық сүйек. Әр аймақта олар микроқұрылымның стандартты параметрлерін тіркеді. BV/TV — жалпы көлемнің сүйек кемігі қуысына емес, сүйекке тиесілі үлесі. BMD — минералдық тығыздық. Tb.Th, Tb.N және Tb.Sp трабекулалардың қалыңдығын, санын және аралықтарын сипаттайды. Кортикалық қабаттың қалыңдығы мен көлденең қима аудандары сүйек денесін сипаттайды.

Трабекулалық сүйекті қойма ішіндегі тірек қаңқа деп елестетіңіз. Қартаю кейбір тіректерді толық жояды, ал қалғандарын жұқартады. Соның нәтижесінде құрылым алып тұрған кеңістіктің үлесі азаяды, қалған тіректердің арасы алшақтайды, ал бүкіл қаңқа көтере алатын жүк кемиді. Кортикалық сүйек — жұқарып бара жатқан қойма қабырғасының өзі. Қаңқаны қорғайтын ем осы сандардан көрінуі тиіс. Зерттеу қолданған сынақ осы болды.

Зертханалық ыдыста не болды

Жасушалық тәжірибелерде қартаюды зерттеу үшін өсірілген, генетикалық тұрғыдан әртекті UM-HET3 желісінің 6–7 айлық тышқандарының ортан жіліктері мен асықты жіліктерінен алынған сүйек кемігі пайдаланылды. Төрт нәтиже алынды және олар әртүрлі бағытты көрсетеді, сондықтан әрқайсысын бөлек қарастыру қажет.

Біріншіден, болашақта сүйек түзетін жасушаларды да қамтитын мезенхималық дің жасушалары метилен көгі мен митохинонның 0.125–0.5 микромолярлық концентрацияларында 48 сағат бойы тіршілік қабілетін сақтады. Уыттылық та, тіршілік қабілетінің артуы да байқалмады. Екіншіден, осы дің жасушаларын остеогендік ортада остеобласттарға айналуға ынталандырып, 18-күні сілтілік фосфатазаға бояғанда, сыналған концентрациялардың ешқайсысында екі қосылыстың да нәтижеге әсері болған жоқ. Ыдыстағы сүйек түзуші жасушалар жауап бермеді.

Үшіншіден, сүйекті ыдыратушы жасушалар жауап берді. Остеокласттарды алудың стандартты тәсілі — M-CSF және RANKL арқылы ынталандырылған сүйек кемігінің ізашар жасушалары — концентрация өскен сайын TRAP-оң көпядролы жасушаларды азырақ түзді. Айқын азаю 0.25 микромолярдан жоғары деңгейде, іс жүзінде сыналған ең жоғары 0.5 концентрациясында байқалды. Сансыз оптимистік қорытындыға түрткі болатын нәтиже осы, әрі өз шеңберінде ол шынайы: жасуша өсіндісіндегі тікелей, үздіксіз әсер остеокласттардың түзілуін дозаға тәуелді түрде тежеді.

Төртіншіден, 48 сағат әсерге ұшыратылып, митохондриялық стресс сынағынан өткен жетілген остеобласттарда екі қосылыстың да базалық немесе ең жоғары оттегі тұтынуды елеулі түрде өзгерткені байқалмады. 0.5 микромолярлық деңгейде екеуі де тыныс алуды сәл төмендеткендей болды, бірақ өзгеріс статистикалық мәнділікке жетпеді. Демек, ыдыстағы остеокласттарға қарсы әсерге қоса сүйек түзетін жасушалардың митохондриялық қызметі қалпына келген жоқ. Ұсынылған механизм — митохондриялық электрон тасымалдау тізбегі арқылы энергетикалық қызметті жақсарту — зерттеушілер іздеген жерде тыныс алудың өлшенетін өсімін бермеді.

Тышқандарда не болды

Одан кейін ауқымы бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленетін екі жануарлық тәжірибе жүргізілді.

Кіші тәжірибеде биомедициналық зерттеулерде кең қолданылатын инбредті C57BL/6J желісінің аналықтары пайдаланылды. 18 айлық жастан бастап, яғни тышқан үшін шамамен орта жастың соңғы кезеңінде, олардың жартысы құрамында 250 микромоляр метилен көгі бар суды 6 немесе 12 ай бойы, 24 немесе 30 айлық жасқа дейін ішті. Ем алмаған 18 айлық аналықтар бастапқы деңгей ретінде алынды, ал 5 айлық аналықтар жас сүйектің қандай болатынын көрсетті. Қартаю өзіне тән өзгерістерді туғызды. Емге қарамастан, L5 омыртқасында сүйек көлемінің үлесі шамамен 35 пайызға, минералдық тығыздық шамамен 18 пайызға төмендеді, ал трабекулалар саны шамамен екі есе азайды. Кортикалық қабаттың қалыңдығы 18 бен 24 ай аралығында шамамен 10 пайызға, ал 30 айға қарай шамамен 30 пайызға азайды. Метилен көгі осы қисықтардың ешқайсысын өзгерткен жоқ.

Үлкен тәжірибе Ұлттық қартаю институтының араласуларды сынау бағдарламасы аясында жүргізілді. Бұл бағдарлама үш зерттеу орталығында екі жыныстағы UM-HET3 тышқандарында үміткер қосылыстарды сынайды. Азықтағы метилен көгінің мөлшері миллионға шаққанда 28 бөлік, ал митохинондікі миллионға шаққанда 100 бөлік болды; екеуі де ересектіктің ерте кезеңінен бастап шамамен 22–24 айлық жасқа дейін берілді. Қаңқаның сол үш аймағы микро-КТ арқылы зерттелді. Жарияланған кестеде әр параметр жыныс пен ем бойынша түзетілген статистикалық есептеулермен берілген, ал ем бағанының барлық жеріндегі қорытынды бірдей: ешбір аймақта елеулі әсер де, ем мен жыныстың өзара ықпалы да жоқ. Кортикалық не трабекулалық сүйек, ортан жілік не омыртқа, аталық не аналық, метилен көгі не митохинон болсын — нәтиже өзгермеді. Қаңқа қалыпты қарқынмен қартая берді.

Екі бөлікті салыстыратын ортақ кесте

Бүкіл мақала сүйенетін негізгі материал — осы кесте. Әр жол зерттеудің өз өлшемдерін пайдаланып, бір биологиялық үдеріс бойынша ыдыста байқалған нәтижені жануарда байқалған нәтижемен қатар қояды.

Кестені жол-жолымен оқығанда, қарама-қайшылық жойылады. Төрт жасушалық үдерістің біреуі ғана жауап берді, оның өзі үздіксіз тікелей әсер жағдайында сыналған ауқымның жоғарғы шегіне жақын деңгейде ғана байқалды. Ыдыстағы қалған нәтижелердің бәрінде әсер болмаған. Сонда жануарлық нәтиже қайшылықтан гөрі растауға ұқсайды: өсіндідегі әсерсіз үш нәтиже мен шартты бір әсер жануарда барлық көрсеткіш бойынша әсердің болмауына ұласты.

Сүйек құрылымы өмір ұзақтығы емес

Бір түсінбеушілікке жеке бөлім арнаған жөн, өйткені метилен көгінің өмір ұзақтығына қатысты деректері бар және оларды сүйекке қатысты деректер деп қате түсіну оңай. Араласуларды сынау бағдарламасының бұрынғы когортасында азықпен берілген дәл сол дозадағы метилен көгі UM-HET3 аналықтарының өмір ұзақтығының 90-процентилін шамамен 6 пайызға арттырған. Бұл өмірдің соңғы кезеңіндегі тірі қалуға қатысты әсер еді: өмір ұзақтығының медианасы өзгермеген, ал аталықтарда әсер болмаған. Митохинон екі жыныста да өмір ұзақтығына әсер етпеген. Тірі қалуға қатысты бұл сандар сүйек туралы мақаладан емес, бағдарламаның жарияланған ұзақ өмір сүру деректерінен алынған.

Сүйек туралы мақаланың үлесі — осы деректерді бөлек қарастыруында. Қосылыс бір жыныста өмірдің соңғы кезеңіндегі тірі қалуды өзгерте алады, бірақ қаңқаның өлшенген ешбір сипаттамасын сақтамауы мүмкін. Тірі қалу көрсеткіші барлық себептен болған өлімді есептейді; микро-КТ омыртқадағы тіректерді санайды. Өмірді ұзарту үшін араласу міндетті түрде сүйек арқылы әсер етуі керек деген ереже жоқ. Бұл зерттеу метилен көгінің аналықтардағы өмірдің соңғы кезеңіне қатысты әсері басқа жолмен іске асқанын тікелей көрсетеді. Өмір ұзақтығына қатысты нәтижені метилен көгінің остеопорозға қолданылуын қолдау үшін келтіретін адам бір шоттағы қаражатты басқа шотқа жұмсап отыр. Осы деректерді бір-бірінен бөлек қарастырудың жалпы қағидасы метилен көгі туралы зерттеулерді қалай оқу керек мақаласында түсіндіріледі.

Ыдыстағы нәтиже тышқандағы нәтижені неліктен болжай алмады

Деректерге сай келетін бес түсіндірме бар, әрі олар бірін-бірі жоққа шығармайды.

Біріншісі — әсерге ұшырау жағдайы. Өсіндідегі жасушалар белгілі концентрациялардағы ерітіндіде үздіксіз болды. Тышқандар айлар бойы қосылыс қосылған азық жеді, ал зерттеуде сүйек кемігіндегі препарат деңгейлері де, сүйектегі тотығудан болатын зақымның қандай да бір маркері де өлшенбеді. Тікелей қолданылғанда остеокласттарды тежейтін концентрация сүйек кемігіндегі ізашар жасушаларға сол деңгейде мүлде жетпеуі мүмкін. Мақалада тірі ағзада әр қосылыстың бір ғана дозасы сыналған, сондықтан жануардағы дозаға тәуелді жауап белгісіз болып қалады.

Екіншісі — химия. Оттегінің белсенді түрлері жасуша ішінде біркелкі араласқан біртұтас қор түзбейді. Олар шағын бөлімдерде қысқа уақыт аралығында әрекет етеді, ал митохондриялық, цитозольдік және мембраналық тотығу-тотықсыздану жүйелері ішінара бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істейді. Митохинон құрылымының ерекшелігіне сай митохондрияларда шоғырланады, ал остеокласттардың түзілуін қозғайтын тотықтырғыш сигналдар басқа жерден шығуы мүмкін. Бір аймақтағы деңгейді төмендету бүкіл жасушаны ерітіндіге үздіксіз батырудың әсерін міндетті түрде қайталамайды.

Үшіншісі — үдерістердің өзара байланысы. Тірі сүйекте резорбция мен түзілу өзара байланысты: остеокласттар мен олардың көрші жасушалары сүйек түзетін жасушаларды жаңа ғана ыдыратылған аймаққа шақыратын сигналдар бөледі. Остеокласттардың түзілуін тежеу сүйектің сонша мөлшерде қосылуын білдірмейді, өйткені бұл сүйек құраушы жасушаларды шақыратын сигналдарды да жоюы мүмкін. Тек ізашар жасушалары бар ыдыс бұл кері байланысты көрсете алмайды. Ал қаңқада ол міндетті түрде көрінеді.

Төртіншісі — жүктеме. Остеоциттер механикалық деформацияны сезіп, бүкіл сүйектің қайта құрылу тепе-теңдігін реттейді. Жануарлар қартайып, аз қозғалған сайын механикалық сигнал әлсірейді. Соның салдарынан жасушаның бір түріне бағытталған шамалы фармакологиялық ықпалға қарамастан сүйек жоғалады. Авторлардың өздері дене жаттығулары мен сүйек түзілуін ынталандыратын жүктемені ықтималырақ ықпал ету тетігі деп атайды. Бұл — қаңқа тотығу-тотықсыздану химиясынан гөрі физикаға көбірек құлақ асады деген ойды сыпайы жеткізу.

Бесіншісі — басталу уақыты, бірақ бір ескертумен. C57BL/6J тәжірибесінде ем 18 айлық жаста, елеулі құрылымдық жоғалу болып қойған кезде басталды. Сүйек түзілуін қатар ынталандырмайынша, резорбцияны тежейтін ешбір зат тесіліп, жойылған трабекулаларды қайта құра алмайды. Алайда басталу уақыты бәрін түсіндіре алмайды, өйткені араласуларды сынау бағдарламасында қосылыстар ересектіктің ерте кезеңінен бері берілгенімен, бәрібір ештеңе өзгермеді. Кеш бастау бір тәжірибенің нәтижесін ішінара түсіндіреді. Екіншісін мүлде түсіндірмейді.

Бұл метилен көгі мен остеопороз туралы тұжырымдар үшін нені білдіреді

Метилен көгін сүйек саулығы немесе қаңқаның қартаюы тұрғысынан бағалайтын оқырман үшін практикалық қорытынды қысқа. Тышқандарда ұзақ мерзімде алынған қолжетімді ең жақсы дәлелдер жасуша өсіндісінде остеокласттарға қарсы шынайы әсер болғанына қарамастан, метилен көгін немесе митохинонды ұзақ уақыт беру қаңқаға пайда әкелмегенін көрсетеді. Өмір ұзақтығы туралы әдебиетте метилен көгінің өмірдің соңғы кезеңіндегі шамалы әсері тек аналықтарда байқалған; бұл зерттеу оның сүйек арқылы іске аспағанын көрсетті. Деректердің ешқайсысы оны адамдарда остеопороз үшін қолдануды қолдамайды, әрі мұнда адам сүйегіне қатысты деректер мүлде жоқ. Адамдардағы дозалау мен өнім қауіпсіздігі мәселелері осы тышқан қаңқасына емес, метилен көгінің қауіпсіздігі мен жанама әсерлері тақырыбына жатады.

Тереңірек сабақ дәлелдердің ретіне қатысты. Жасушалық нәтиже — бақыланатын әсер жағдайында қосылыстың жасушаның бір түріне не істей алатыны туралы тұжырым. Сүйек нәтижесі — механикалық реттеу аясында жасушалардың екі түрін байланыстыратын мүшеге айлар бойғы жүйелік әсер не істейтіні туралы тұжырым. Біріншісінде гипотезалар туады. Екіншісінде қаңқаның қартаюы мен осы екі антиоксидантқа қатысты сол гипотеза өміршеңдігін жоғалтты.