Niezwykłe odkrycie naukowców - nowy hormon

Zdjęcie: Sciepro via Getty Images

Naukowcy właśnie odkryli hormon, który może rozwiązać długoletnią biologiczną zagadkę. Udowodnienie, że zidentyfikowało się nowy hormon - sygnał chemiczny, który kieruje zachowaniem odległych komórek, często podróżując przez krwioobieg - jest trudne. Aby mieć pewność, trzeba potwierdzić, gdzie jest wytwarzany, na jakie tkanki wpływa i że można go znaleźć we krwi, powiedziała Holly Ingraham, profesor i wiceprzewodnicząca farmakologii komórkowej i molekularnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco, w rozmowie z Live Science. „Większość została już odkryta, więc to dość nowatorskie faktycznie odkryć nowy hormon”, powiedział dr Sundeep Khosla, lekarz - naukowiec z Mayo Clinic w Rochester, Minnesota, który nie brał udziału w badaniach. „Przedstawiają dość przekonujący argument, że to rzeczywiście hormon”. Naukowcy wcześniej znaleźli tę substancję u ssaków, w tym u ludzi, zauważył Khosla, ale nie wiedzieli, że jest to hormon. Nowe badanie pokazuje, że substancja chemiczna - którą badacze nazwali „hormonem mózgu matczynego” - podróżuje z mózgu do komórek tworzących kości, gdzie pomaga budować kości, zgodnie z nowym badaniem opublikowanym w środę (10 lipca) w czasopiśmie Nature. To budowanie kości ma miejsce po ciąży, gdy poziom estrogenu gwałtownie spada, a zapotrzebowanie na wapń gwałtownie wzrasta, gdy ciało zaczyna produkować mleko. Normalnie estrogen wzmacnia kości i zapobiega ich utracie wapnia. W związku z tym, nie było jasne, jak kości zachowują dużą część swojej wytrzymałości podczas karmienia piersią i potem szybko się regenerują po odstawieniu dziecka od piersi. Nowy hormon „dodaje ważny element do tej całej biologii, której wcześniej nie znaliśmy”, powiedział Khosla w rozmowie z Live Science. Co więcej, chociaż jest ważny w okresie poporodowym, może również wspomagać wzrost kości u mężczyzn, wykazali badacze. „Jest to hormon równych szans - działa zarówno na męskie, jak i żeńskie kości oraz komórki macierzyste szkieletu”, powiedziała Ingraham. „Jeśli uda nam się przekształcić go w terapię, będzie działać zarówno na mężczyzn, jak i kobiety”. Hormon ten teoretycznie może pomóc przyspieszyć naprawę złamań, leczyć osteoporozę i zapobiegać przedwczesnej utracie kości wywołanej leczeniem medycznym. 

Polowanie na hormon 

Nowe badanie opiera się na badaniach na myszach opublikowanych w 2019 roku, w których Ingraham i jej koledzy znaleźli sposób na zwiększenie gęstości i wytrzymałości kości o nawet 800%. Ten dramatyczny efekt był mediowany przez komórki w podwzgórzu mózgu, strukturze produkującej hormony. Blokowanie estrogenu w określonych komórkach podwzgórza nadmiernie stymulowało wzrost kości. Jednak ta sztuczka działała tylko u samic myszy, a nie u samców, co sugeruje, że ten konkretny szlak istnieje tylko u samic. Naukowcy wysunęli teorię, że gdy estrogen jest wyłączony, te komórki w mózgu samicy w jakiś sposób nakazują ciału skierowanie energii na wzrost kości. Pytanie brzmiało, jak te komórki przekazują tę wiadomość? W nowym badaniu poszukiwali więc cząsteczki krwi, która przekazywałaby wiadomość. To zadanie było jak szukanie igły w stogu siana, ponieważ hormony obecne we krwi występują tylko w „minimalnych ilościach”, powiedziała Ingraham w rozmowie z Live Science. Zespół najpierw potwierdził, że ich podejrzany znajduje się we krwi, używając myszy z zablokowaną sygnalizacją estrogenową, a zatem z dodatkowymi grubymi kośćmi. Normalne myszy, którym przetoczono krew od tych zmodyfikowanych, wykazały dramatyczny wzrost kości. Przeszczepił również komórki macierzyste rosnące w kościach i całe kości do różnych części zmodyfikowanych myszy; te przeszczepy również wykazywały zwiększony wzrost, co sugeruje, że hormon był zarówno potężny, jak i szeroko rozpowszechniony w krwiobiegu. Zespół następnie przyjrzał się aktywności genów w podwzgórzu i odkrył, że u myszy o dużych kościach, specyficzny gen w tych komórkach był bardzo aktywny: CCN3, który koduje instrukcje dla białka. (Jest to białko, które badacze proponują teraz nazwać „hormonem mózgu matki”). Niewiele wiadomo o białku CCN3, ale historycznie ludzie nie uważali, że jest to hormon. Uważano, że działa lokalnie, a nie wchodząc do krwiobiegu, powiedziała Ingraham. Niemniej jednak, eksperymenty grupy wskazywały, że to białko to ten poszukiwany hormon. Jest to szczególnie nowatorskie, ponieważ hormony wytwarzane w podwzgórzu normalnie komunikują się z przysadką mózgową - głównym producentem hormonów przyczepionym do podstawy mózgu. Przysadka przekazywałaby wiadomości z podwzgórza do ciała, ale w tym przypadku hormon wytwarzany przez podwzgórze „komunikuje się bezpośrednio z kością”, powiedział Khosla. Zespół pokazał nawet, że u starszych myszy hormon wzmacniający kości może przyspieszyć gojenie się złamań. „Kiedy zobaczyłam te dane dotyczące naprawy złamań, wiedziałam, że to absolutnie musi być prawdziwe”, powiedziała Ingraham. „To po prostu niesamowite, że można wziąć te 2-letnie samce myszy... i zobaczyć tego rodzaju naprawę”. W końcu naukowcy ujawnili, że w okresie poporodowym CCN3 naturalnie wzrasta w mózgach samic myszy. Jeśli zablokujesz ten wzrost, kości myszy szybko słabną, gdy nadal laktują. Ten wzrost CCN3 wciąż musi zostać potwierdzony u ludzi, powiedział Khosla, ale dane dotyczące myszy sugerują, że hormon ten jest kluczowy dla utrzymania mocnych kości podczas karmienia piersią. Na razie jednak nie wiadomo, jak ten przełącznik faktycznie zostaje włączony w mózgu. „Co takiego jest w tym poporodowym okresie, że włącza się to w mózgu, w tych neuronach?” powiedziała Ingraham. „Nie wiemy”. Ta zagadka będzie wymagała znacznie więcej pracy, aby ją rozwiązać - i może ujawnić dodatkowe hormony w tym procesie, powiedziała.