Degradująca kości gigantyczna komórka wyjaśnia przyczyny łamliwości tkanki kostnej i innych zaburzeń
Choroby związane z kośćmi są najczęstszą przyczyną silnego przewlekłego bólu oraz obniżonej jakości życia milionów ludzi. Do takich stanów patologicznych zaliczają się m.in. osteoporoza, zapalenie przyzębia i reumatoidalne zapalenie stawów – oczekuje się, że liczba osób cierpiących na te schorzenia będzie rosnąć w miarę starzenia się populacji w Europie. W ramach finansowanego ze środków UE projektu EUROCLAST (Exploring Functional and Developmental Osteoclast Heterogeneity in Health and Disease) ponad 30 specjalistów, w tym kilkunastu doktorantów z 7 instytucji i 2 firm, badało komórki znane jako osteoklasty. Komórki te odpowiadają za degradację kości, która odgrywa istotną rolę w odnowie i naprawie układu kostnego. Większość komórek w ciele ma tylko jedno jądro, ale niektóre komórki jednojądrzaste łączą się, tworząc bardzo duże komórki, tzw. osteoklasty, które przyczepiają się do zmineralizowanych tkanek, takich jak kości, i je trawią. „Wszystkie zmineralizowane tkanki mogą być trawione przez tę komórkę”, wyjaśnia koordynator projektu Vincent Everts, od niedawna emerytowany profesor uczelni Vrije Universiteit Amsterdam w Holandii. Badając komórki prekursorowe zwane monocytami, które łączą się w osteoklasty, „stwierdziliśmy, że osteoklasty różnią się w zależności od kości, którą trawią lub degradują. Przykładowo istnieje osteoklast związany z kością czaszki, a także funkcjonalnie odmienny typ tej komórki związany z długimi kośćmi w ramieniu lub nodze”, mówi profesor Everts. Ważne jest, aby poznać wpływ osteoklastów w różnych stanach chorobowych atakujących poszczególne części układu kostnego. Aktywność osteoklastów Po przyłączeniu się do tkanki kostnej osteoklasty obniżają zewnętrzny odczyn pH (kwasowość), co powoduje rozpuszczenie się substancji mineralnej (fosforanu wapnia). Po tym procesie następuje wydzielanie kilku enzymów trawiących białka w kości. Zbyt duża aktywność osteoklastów może obniżać gęstość kości i zwiększać ich kruchość, na przykład u pacjentów z osteoporozą. Natomiast zmniejszona aktywność osteoklastów powoduje wysoką gęstość kości, tak jak w przypadku osteopetrozy, gdzie kość staje się gęstsza i twardnieje. „Choć jest to rzadka choroba, zidentyfikowano wiele kluczowych regulatorów aktywności osteoklastów, badając to uciążliwe schorzenie”, mówi profesor Everts. Naukowcy byli w stanie zwizualizować ten typ komórek za pomocą nowych typów mikroskopów elektronowych wykorzystywanych w innych dziedzinach, które dzielą komórkę na dużą liczbę sekcji tworzących serię mikrografów. „Nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie zwizualizować wnętrza komórki tak szczegółowo; teraz widzimy, co dzieje się w różnych miejscach w jej obrębie”, mówi. Opracowano system znakowania metabolicznego, aby śledzić, w jaki sposób cząsteczki i struktury wewnątrzkomórkowe przemieszczają się i funkcjonują w obrębie gigantycznej komórki, dostarczając informacji o tym, w jaki sposób dochodzi do degradacji kości i które części komórki są aktywnie zaangażowane w proces trawienia. Testy i odkrycie nowych komórek Opracowano specjalne testy do analizy aktywności osteoklastów w ludzkiej surowicy – krwi pobranej od pacjentów – badające enzymy eksprymowane wyłącznie przez te osteoklasty. Ta specyficzna technika analizy enzymów jest obecnie wprowadzana na rynek w celach diagnostycznych. Prowadzone przez grupę badania przyczyniły się również do odkrycia komórek przypominających osteoklasty. „Osteoklasty są bardzo trudne w hodowli i nie mogą być długo utrzymywane przy życiu”, wyjaśnia profesor Everts. „Jednak mając dostęp do komórek przypominających osteoklasty, możemy badać aktywność zbliżoną do działania osteoklastów oraz wpływ inhibitorów na te komórki, lub, alternatywnie, efekt stymulowania różnymi związkami, uzyskując w ten sposób narzędzia pozwalające na szczegółowe badanie sposobu, w jaki te komórki funkcjonują w prawidłowych i patologicznych warunkach”. Takie odkrycia mogą utorować drogę do stworzenia nowych narzędzi diagnostycznych i sposobów leczenia.
Słowa kluczowe
EUROCLAST, osteoklasty, zdrowie, osteoporoza, zapalenie stawów, zapalenie przyzębia, biologia komórki
