Макала
Метилен көгү жана скелеттин картаюусу: эмне үчүн клеткалык табылгалар чычкандардын сөөктөрүндөгү натыйжаларды алдын ала көрсөтө алган жок
Сөөктү бузган клеткалардын активдүүлүгүн басаңдаткан кошулманы элестетиңиз: аны лабораториялык идиште сынашат жана ал күтүлгөндөй иштейт. Көп ядролуу остеокласттар азаят, дозага жараша жооп даана көрүнөт, мунун артында митохондрияларга байланыштуу ынанымдуу түшүндүрмө бар. Андан кийин ошол эле кошулма чычкандарга жетилген өмүрүнүн басымдуу бөлүгүндө берилет, алардын скелеттери үч өлчөмдүү сканерден өткөрүлөт, бирок эч кандай айырма чыкпайт. Кошулма берилсе да, берилбесе да, карыган сөөктөр карыган бойдон көрүнөт.
2024-жылдагы бир изилдөөнүн натыйжасы дал ушундай, аны так түшүнүү маанилүү: ал сөөккө байланыштуу биологиялык активдүү кошумчалар жөнүндөгү дооматтардын көбү негизсиз болуп чыккан чекке туш келет. Бул — Poudel жана кесиптештеринин 2024-жылдын мартында Aging журналында жарыяланган макаласы. Ал ачык жеткиликтүү, ошондуктан төмөндөгү ар бир өлчөөнү баштапкы булак менен салыштырып текшерүүгө болот. Анын негизги тыянагы — таасир табылган жок. Таасир табылбаган натыйжалар ийгиликсиздик эмес. Алар да жооп берет, бул изилдөө болсо тар суроого так жооп берген: метилен көгү же митохинон менен узак мөөнөттүү системалык антиоксиданттык дарылоо карып бараткан чычкандын скелетин сактап калабы? Жок.
Сөөктүн картаюусу сандарда кандай көрүнөт
Жаш өткөн сайын сөөктүн жоголушу бир гана көрүнүш эмес, ошондуктан изилдөөдө да бир гана көрсөткүч өлчөнгөн эмес. Изилдөөчүлөр микрокомпьютердик томография аркылуу скелеттин үч жерин сканерден өткөрүшкөн: сан сөөгүнүн диафизинин ортосундагы кортикалдык сөөктү (анын тыгыз өзөгүн), сан сөөгүнүн дисталдык метафизиндеги трабекулярдык сөөктү (муунга жакын жайгашкан көңдөйлүү торчону) жана бешинчи бел омурткасындагы трабекулярдык сөөктү. Ар бир жерде микроархитектуранын стандарттык көрсөткүчтөрү катталган. BV/TV — белгилүү көлөмдүн чучук мейкиндиги эмес, сөөк ээлеген үлүшү. BMD — минералдык тыгыздык. Tb.Th, Tb.N жана Tb.Sp трабекулалардын калыңдыгын, санын жана аралыгын сүрөттөйт. Кортикалдык катмардын калыңдыгы жана туурасынан кесилиш аянттары сөөктүн өзөгүн сүрөттөйт.
Трабекулярдык сөөктү кампанын ичиндеги таяныч каркас деп элестетиңиз. Картаюу айрым тирөөчтөрдү толугу менен жок кылып, калгандарын жукартат. Натыйжада түзүм ээлеген мейкиндиктин үлүшү азаят, калган тирөөчтөрдүн аралыгы чоңоёт жана бүт каркас азыраак жүк көтөрөт. Кортикалдык сөөк болсо кампанын дубалы сыяктуу, ал да жукарат. Скелетти коргогон дарылоонун таасири бул сандарда көрүнүшү керек. Изилдөөдө дал ушул текшерүү жүргүзүлгөн.
Лабораториялык идиште эмне болду
Клеткалык тажрыйбаларда картаюуну изилдөө үчүн чыгарылган, генетикалык жактан ар түрдүү UM-HET3 линиясындагы 6–7 айлык чычкандардын сан жана балтыр сөөктөрүнөн алынган чучук колдонулган. Төрт табылга алынган, алар ар башка багытты көрсөтөт, ошондуктан ар бирин өзүнчө баяндоо зарыл.
Биринчиден, келечекте сөөк түзүүчү клеткаларга айлана турган клеткаларды да камтыган мезенхималык өзөк клеткалары метилен көгүнүн жана митохинондун 0.125тен 0.5 микромолярга чейинки концентрацияларында 48 саат бою жашоого жөндөмдүүлүгүн сактаган. Уулуулук да, жакшыруу да болгон эмес. Экинчиден, бул өзөк клеткаларын остеогендик чөйрөдө остеобласттарга айланууга түртүп, 18-күнү щелочтук фосфатазага боёгондо, сыналган концентрациялардын эч биринде эки кошулманын бири да натыйжаны өзгөрткөн эмес. Лабораториялык идиштеги сөөк түзүүчү тарап жооп берген эмес.
Үчүнчүдөн, сөөктү резорбциялоочу тарап жооп берген. Остеокласттарды алуу үчүн стандарттуу шарттарды түзгөн M-CSF жана RANKL менен стимулдаштырылган чучуктун баштапкы клеткалары концентрация жогорулаган сайын TRAP-оң көп ядролуу клеткаларды азыраак түзгөн. Айкын азайуу 0.25 микромолярдан жогору, иш жүзүндө сыналган эң жогорку 0.5 концентрациясында байкалган. Дал ушул табылга сансыз оптимисттик серептерге түрткү берет. Ал өзүнүн чегинде чыныгы натыйжа: культурада түздөн-түз жана үзгүлтүксүз таасир этүү остеокласттардын пайда болушун дозага жараша басаңдаткан.
Төртүнчүдөн, 48 саат таасирге дуушар болгон жетилген остеобласттар митохондриялык стресс тестинен өткөрүлгөндө, эки кошулманын бири да кычкылтектин базалдык же максималдуу керектелишин статистикалык жактан маанилүү өзгөрткөн эмес. 0.5 микромолярда экөө тең дем алууну бир аз төмөндөткөндөй көрүнгөн, бирок бул өзгөрүү статистикалык маанилүүлүккө жеткен эмес. Демек, лабораториялык идиште остеокласттарга каршы таасир менен катар сөөк түзүүчү клеткалардын митохондриялык ишинин калыбына келиши байкалган эмес. Сунушталган механизм — митохондриялык электрон ташуу чынжыры аркылуу энергетикалык процесстердин жакшырышы — изилдөөчүлөр караган жерде дем алуунун өлчөнө турган өсүшүнө алып келген эмес.
Чычкандарда эмне болду
Андан кийин масштабы абдан айырмаланган эки жаныбардык эксперимент жүргүзүлгөн.
Кичирээк экспериментте биомедициналык изилдөөлөрдө кеңири колдонулган инбреддик C57BL/6J линиясындагы ургаачы чычкандар пайдаланылган. Чычкан үчүн болжол менен орто жаштын акыркы баскычына туура келген 18 айлыктан баштап, алардын жарымы 250 микромоляр метилен көгү кошулган сууну 6 же 12 ай, башкача айтканда 24 же 30 айлык болгонго чейин ичкен. Кошулма берилбеген 18 айлык ургаачылар баштапкы көрсөткүчтөрдү берген, ал эми 5 айлык ургаачылар жаш сөөктүн кандай болорун көрсөткөн. Картаюу кадимкидей жүргөн. Кошулма берилгенине карабастан, L5 омурткасында сөөктүн көлөмдүк үлүшү болжол менен 35 пайызга, минералдык тыгыздыгы болжол менен 18 пайызга төмөндөп, трабекулалардын саны дээрлик эки эсеге азайган. Кортикалдык катмардын калыңдыгы 18ден 24 айга чейин болжол менен 10 пайызга, ал эми 30 айга чейин болжол менен 30 пайызга төмөндөгөн. Метилен көгү бул өзгөрүүлөрдүн эч биринин жүрүшүн өзгөрткөн эмес.
Чоңураак эксперимент АКШнын Улуттук картаюу институтунун таасир этүү ыкмаларын сыноо программасынын алкагында жүргүзүлгөн. Бул программа үч борбордо эки жыныстагы UM-HET3 чычкандарында талапкер кошулмаларды сынайт. Жемдеги метилен көгү миллиондун 28 бөлүгү, ал эми митохинон миллиондун 100 бөлүгү өлчөмүндө берилген; ар бирин берүү жетилген курактын башында башталып, болжол менен 22–24 айлыкка чейин уланган. Скелеттин ошол эле үч жери микро-КТдан өткөрүлгөн. Жарыяланган таблицада ар бир көрсөткүч жыныс жана дарылоо боюнча статистикалык түзөтүүлөр менен берилген. Дарылоо тилкесиндеги жыйынтык бардык жерде бирдей: статистикалык жактан маанилүү таасир жок, дарылоо менен жыныстын өз ара таасири да эч жерде жок. Кортикалдык же трабекулярдык сөөк болобу, сан сөөгү же омуртка болобу, эркек же ургаачы болобу, метилен көгү же митохинон болобу — айырмасы жок. Скелет кадимки темпте картаюусун уланткан.
Эки бөлүктү салыштырган бирдиктүү таблица
Бул таблица — бүт макала таянган негиз. Ар бир сапта изилдөөнүн өз өлчөөлөрү колдонулуп, бир эле биологиялык процесс үчүн лабораториялык идиштеги жана жаныбардагы натыйжалар салыштырылат.
| Процесс | Клеткалык табылга (0.125тен 0.5 µMге чейин, түз таасир этүү) | Жаныбардагы табылга (айларга созулган системалык дозалоо) |
|---|---|---|
| Баштапкы клеткалардын жашоого жөндөмдүүлүгү | Сыналган концентрациялардын эч биринде MSC жашоого жөндөмдүүлүгү өзгөргөн эмес | Тирүү организмде түздөн-түз сыналган эмес; баштапкы клеткаларга таасир болгонун билдире турган кийинки сөөк сакталуу натыйжасы жок |
| Сөөктүн түзүлүшү (остеобласттар) | 18-күнү щелочтук фосфатазага оң колонияларда өзгөрүү жок | Эч бир жерде BV/TV, BMD, трабекулалардын саны же кортикалдык катмардын калыңдыгы сакталган эмес |
| Сөөктүн резорбциясы (остеокласттар) | TRAP-оң көп ядролуу клеткалардын дозага жараша басаңдашы, 0.25 µMден жогору айкын | Натыйжада сан сөөгүндө же L5те трабекулалардын аралыгы, саны же көлөмдүк үлүшү сакталган эмес |
| Остеобласттардын энергетикалык процесстери | Кычкылтектин базалдык же максималдуу керектелишинде статистикалык жактан маанилүү өзгөрүү жок | Таасир жок деген натыйжага шайкеш: функционалдык жакшыруу ткань деңгээлине жеткен эмес |
| Бүт скелет боюнча натыйжа | Колдонулбайт (лабораториялык идиштерде скелет жок) | Жашка байланыштуу жоготуу бирдей жүргөн: L5 BV/TV ~35%га, BMD ~18%га төмөндөгөн, Tb.N дээрлик эки эсеге азайган; C57BL/6Jде кортикалдык катмардын калыңдыгы 24 moго чейин ~10%га жана 30 moго чейин ~30%га төмөндөгөн; эки жыныстагы UM-HET3тө тең дарылоонун таасири жок |
Сап-сап окуганда таблица парадоксту чечет. Төрт клеткалык процесстин бирөө гана жооп берген, ал да үзгүлтүксүз түз таасир этүү шартында, сыналган диапазондун жогорку чегине жакын концентрацияда гана жооп берген. Лабораториялык идиштеги калган процесстерде башынан эле таасир болгон эмес. Ошондо жаныбардагы натыйжа карама-каршылыкка эмес, ырастоого көбүрөөк окшойт: культурадагы үч таасирсиз натыйжа жана бир шарттуу таасир жаныбарда бардык көрсөткүчтөр боюнча таасир жок деген натыйжага айланган.
Сөөктүн түзүлүшү өмүрдүн узактыгы эмес
Бир түшүнбөстүк өзүнчө бөлүмгө татыктуу, анткени метилен көгүнүн өмүрдүн узактыгы боюнча чын эле изилдөө натыйжалары бар, аларды жаңылыш түрдө сөөк боюнча натыйжа катары кабыл алуу оңой. Таасир этүү ыкмаларын сыноо программасынын мурдагы когортасында метилен көгү жемге кошулган ошол эле дозада UM-HET3 ургаачыларынын өмүр узактыгынын 90-процентилдик көрсөткүчүн болжол менен 6 пайызга жогорулаткан. Бул өмүрдүн акыркы баскычындагы жашап калууга таасир болгон, бирок медианалык өмүр узактыгы өзгөргөн эмес жана эркектерде таасир болгон эмес. Митохинон эки жыныста тең өмүрдүн узактыгына таасир көрсөткөн эмес. Жашап калуу боюнча бул сандар сөөк жөнүндөгү макаладан эмес, программанын жарыяланган өмүр узактыгы маалыматтарынан алынган.
Сөөк жөнүндөгү макаланын салымы — бул эки эсепти өзүнчө кармоо. Кошулма бир жыныста өмүрдүн акыркы баскычындагы жашап калууну өзгөртүп, ошол эле учурда скелеттин өлчөнгөн эч бир өзгөчөлүгүн сактабашы мүмкүн. Жашап калуу көрсөткүчү бардык себептерден болгон өлүмдөрдү эсептейт; микро-КТ болсо омурткадагы тирөөчтөрдү эсептейт. Өмүрдү узарткан таасир сөзсүз сөөк аркылуу иштеши керек деген эреже жок. Бул изилдөө метилен көгүнүн ургаачылардагы өмүрдүн акыркы баскычына тиешелүү таасири башка жол аркылуу жүргөнүнүн түз далили. Өмүрдүн узактыгы жөнүндөгү табылганы метилен көгү менен остеопорозго байланыштуу дооматтарды колдоо үчүн келтирген адам туура эмес эсептеги каражатты колдонуп жатат. Бул эсептерди бөлүп кармоонун жалпы принциптери метилен көгү боюнча изилдөөлөрдү кантип окуу керек деген макалада каралат.
Эмне үчүн лабораториялык идиштеги натыйжа чычкандагы натыйжаны алдын ала көрсөтө алган жок
Маалыматтарга туура келген беш түшүндүрмө бар, алар бири-бирин жокко чыгарбайт.
Биринчиси — таасирге дуушар болуу. Культурадагы клеткалар белгилүү концентрациядагы кошулмалар менен үзгүлтүксүз байланышта болгон. Чычкандар болсо кошулма дозаланган жемди айлап жеген, бирок изилдөөдө препараттын чучуктагы деңгээли да, сөөктөгү кычкылдануу зыянынын кандайдыр бир маркери да өлчөнгөн эмес. Түз колдонулганда остеокласттарды басаңдаткан концентрация чучуктагы баштапкы клеткаларга эч качан ошол деңгээлде жетпеши мүмкүн. Макалада тирүү организмде ар бир кошулманын бирден гана дозасы сыналган, ошондуктан жаныбардагы дозага жараша жооп белгисиз бойдон калат.
Экинчиси — химия. Кычкылтектин реактивдүү түрлөрү клетканын ичинде бир тектүү аралашкан жалпы топту түзбөйт. Алар чакан бөлүктөрдө кыска убакыт аралыгында аракеттенет, ал эми митохондриялык, цитозолдук жана мембраналык кычкылдануу-калыбына келүү чынжырлары жарым-жартылай көз карандысыз иштейт. Митохинон атайын митохондрияларда топтоло тургандай түзүлгөн, бирок остеокласттардын пайда болушун шарттаган кычкылдандыруучу сигналдар башка жерлерде жаралышы мүмкүн. Бир бөлүктөгү реактивдүү түрлөрдү азайтуу бүт клетканы кошулма менен үзгүлтүксүз байланышта кармоонун натыйжасын сөзсүз кайталабайт.
Үчүнчүсү — процесстердин байланыштуулугу. Тирүү сөөктө резорбция менен түзүлүү бири-бирине байланышкан: остеокласттар жана алардын жанындагы клеткалар жаңы эле резорбцияланган жерге сөөк түзүүчү клеткаларды чакырган сигналдарды чыгарат. Остеокласттардын пайда болушун басаңдатуу сөөктүн көлөмүн ошого барабар көбөйтпөйт, анткени ал сөөк куруучу клеткаларды чакырган сигналдарды да жок кылышы мүмкүн. Баштапкы клеткалар гана бар лабораториялык идиш бул кайтарым байланышты көрсөтө албайт. Скелетте болсо ал сөзсүз билинет.
Төртүнчүсү — жүктөм. Остеоциттер механикалык деформацияны сезип, бүт сөөктүн кайра түзүлүү тең салмагын жөнгө салат. Жаныбарлар карып, азыраак кыймылдаган сайын механикалык сигнал басаңдайт. Ошондо клетканын бир түрүнө орточо фармакологиялык таасир тийгизилгенине карабастан, сөөк жоготуу жүрөт. Авторлор өздөрү дене көнүгүүлөрүн жана сөөк түзүлүшүн стимулдаган жүктөмдү көбүрөөк ыктымал таасир этүүчү фактор деп аташат. Бул — скелет кычкылдануу-калыбына келүү химиясына караганда физикалык таасирге көбүрөөк жооп берерин сылык айткандык.
Бешинчиси — баштоо убактысы, бирок мында бир эскертүү бар. C57BL/6J экспериментинде дарылоо 18 айлыкта, түзүмдүн олуттуу жоготуусу буга чейин эле болгон учурда башталган. Түзүлүүнү ошого ылайык стимулдаштырмайынча, резорбцияга каршы эч бир каражат тешилип, жок болгон трабекулаларды кайра кура албайт. Бирок убакыт бүт натыйжаны түшүндүрө албайт: таасир этүү ыкмаларын сыноо программасында кошулмалар жетилген курактын башында эле бериле баштаган, ошентсе да эч нерсе өзгөргөн эмес. Кеч баштоо бир эксперименттин натыйжасынын бир бөлүгүн түшүндүрөт. Экинчисинин натыйжасын болсо такыр түшүндүрбөйт.
Бул метилен көгүнүн остеопорозго байланыштуу дооматтары үчүн эмнени билдирет
Метилен көгүн сөөктүн саламаттыгы же скелеттин картаюусу үчүн баалап жаткан окурманга практикалык тыянак кыска. Чычкандардагы жеткиликтүү эң мыкты узак мөөнөттүү далилдер культурада остеокласттарга каршы чыныгы таасир байкалганына карабастан, метилен көгүн же митохинонду узак убакыт берүү скелетке пайда алып келбегенин көрсөтөт. Өмүрдүн узактыгы жөнүндөгү адабиятта метилен көгүнүн өмүрдүн акыркы баскычындагы чакан таасири ургаачыларда гана көрсөтүлгөн. Бул изилдөө ал таасир сөөк аркылуу жүрбөгөнүн көрсөтөт. Далилдердин бул эки тобунун бири да аны адамдарда остеопороз үчүн колдонууну колдобойт, ал эми адамдардын сөөктөрүнө байланыштуу маалыматтар бул жерде таптакыр жок. Адамдардагы дозалоо жана продуктунун коопсуздугу боюнча суроолор бул чычкандын скелетине эмес, метилен көгүнүн коопсуздугу жана терс таасирлери темасына тиешелүү.
Мындан чыгуучу тереңирээк сабак далилдердин иретине байланыштуу. Клеткалык натыйжа — көзөмөлдөнгөн таасир шартында кошулма клетканын бир түрүнө эмне кыла аларына байланыштуу тыянак. Сөөк боюнча натыйжа — механикалык көзөмөл астында клеткалардын эки түрүн байланыштырган органга айларга созулган системалык таасир эмне кылаарына байланыштуу тыянак. Биринчисинде гипотезалар жаралат. Экинчисинде болсо скелеттин картаюусу жана ушул эки антиоксидант боюнча бул гипотеза четке кагылды.