احیا طبیعی استخوان میسر شد

به گزارش ایسنا، پروتئین کیناز D۱(Prkd۱)، آنزیم به نسبت ناشناخته با نقش جدید و شگفت‌انگیز است که قابلیت تسهیل ترمیم غشای پلاسما در سلول‌های استخوانی دارد. نتایج تحقیق اخیر به رهبری آنیک تولادار و همکاران وی در کالج پزشکی جورجیای آمریکا، این پروتئین نادیده گرفته شده را در کانون توجه قرار داده و آن را به‌عنوان تنظیم‌کننده کلیدی بقای ««استئوسیت‌ها»» و سازگاری مکانیکی استخوان معرفی می‌کند.

«استئوسیت‌ها»، سلول‌های مکانیکی-حسی اولیه استخوان هستند و در ماتریکس‌هایی کمک‌کننده به شکل‌گیری آنها، زندگی می‌کنند. وظیفه آنها تشخیص فشار و ترمیم سیگنال است، اما این علامت‌دهی با آسیب‌های کوچک شروع می‌شود. هنگامی که استخوان تحت فشار قرار می‌گیرد، فرآیندهای «دندریتیک استئوسیت»، دچار اختلالات غشای پلاسمایی می‌شوند و اجازه ورود کلسیم را می‌دهند و بیان ژن‌های پایین‌دست را تحریک می‌کنند اما برای اینکه این سلول‌ها زنده بمانند و سازگار شوند، باید به‌سرعت این اختلالات را دوباره ترمیم کنند و اینجاست که Prkd۱ وارد عمل می‌شود.

گروه تحقیقاتی نشان داد که مهار یا حذف ژنتیکی آنزیم Prkd۱، ترمیم غشا در «استئوسیت‌ها» را کند می‌کند، مرگ سلولی را پس از بارگذاری مکانیکی افزایش می‌دهد و پاسخ آنابولیک استخوان را تعدیل می‌کند. به‌عبارت دیگر، آنزیم Prkd۱ ممکن است عامل اصلی در تبدیل فشار مکانیکی به تشکیل استخوان سالم باشد.

نجات آنزیم ناجی

این گروه محققان، «پولوکسامر ۱۸۸»، عامل تثبیت‌کننده غشای مصنوعی که در تحقیقات تحلیل عضلانی استفاده می‌شود را آزمایش کردند و دریافتند که «پولوکسامر 188» ترمیم غشا و بقای سلولی را در «استئوسیت‌ها» فاقد آنزیم Prkd۱ بازیابی می‌کند و فقط تا حدی پاسخ استخوان‌سازی را در حیوانات نجات می‌دهد.

این دوگانگی سوالات کلیدی را مطرح می‌کند؛ چرا نجات در سطح سلولی همیشه به ترمیم در سطح بافت منجر نمی‌شود؟ آیا هدف قرار دادن آنزیم Prkd۱ می‌تواند دری به سوی دسته‌های جدیدی از درمان‌های «استئوآنابولیک» بگشاید یا ما فقط در حال درمان علامتی از یک اختلال علامت‌دهی عمیق‌تر هستیم؟

با وجود نقش Prkd۱ در بافت‌های متعدد، این آنزیم هنوز توسط خطوط تولید دارویی یا زیست‌شناسی اسکلتی مورد استقبال قرار نگرفته است. این آنزیم فاقد نام آشنای مسیر پیام‌رسانی سلولی وینت (Wnt)، پروتئین‌های مورفوژنتیک استخوان (BMPs) یا ژن تنظیم‌کننده (RANKL) است. با این حال، این آنزیم چندین ویژگی مهم برای هدف‌گیری درمانی را دارد:

• توسط محرک‌های مکانیکی فعال می‌شود؛

• با مهارکننده‌های مولکولی کوچک شناخته شده، قابل دارورسانی است؛

• بر زیست‌پذیری سلول، علامت‌دهی کلسیم و بیان ژن تاثیر می‌گذارد و

• ممکن است به‌صورت انتخابی در برخی سلول‌های استخوانی پاسخگو به بار، بدون تغییر در ساختار پایه عمل کند.

در جمعیت رو به پیری که با افزایش خطر شکستگی استخوان مواجه است، درمانی که در پاسخ به فعالیت، به‌جای افزایش کورکورانه گردش خون، تشکیل استخوان را افزایش می‌دهد، جذابیت زیادی دارد. برای زیست فناوری، آنزیم Prkd۱ ممکن است فرصت درجه یک برای درمان‌های استخوانی پاسخگو به مکانیک باشد.

چرا تاکنون نادیده گرفته شده است؟

از نظر تاریخی، تمرکز در پوکی استخوان بر جلوگیری از تحلیل استخوان تا تقویت تشکیل آن بوده است. نقش Prkd۱ در بازسازی غشای پلاسما ممکن است بسیار پایین‌دست، بسیار مکانیکی یا خیلی خاص به‌نظر برسد، اما در دوره پس از «پپتید-۱ شبه گلوکاگون» که مسیرهای متابولیکی، مکانیکی و التهابی به‌طور فزاینده‌ای با هم تداخل دارند، زمان‌بندی برای چنین هدفی ممکن است بالاخره درست باشد.

علاوه بر این، ظهور فناوری‌های پوشیدنی سلامت و ردیابی بار مکانیکی در لحظه می‌تواند با درمان‌هایی که تشکیل استخوان ناشی از بار را افزایش می‌دهند، هماهنگ شود. آینده‌ای را تصور کنید که در آن فیزیوتراپی نه فقط با تمرین، بلکه با دوز دقیق داروهای هدفمند Prkd۱ برای به حداکثر رساندن افزایش استخوان، تقویت می‌شود.

گام بعدی: از سلول تا اسکلت

پیامدها عمیق اما موانع همچنان باقی هستند. تحقیقات بیشتری برای تعریف نقش Prkd۱ در انواع سلول‌های استخوانی مورد نیاز است. اهداف پایین‌دستی آن تا حدی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در حالی که «پولوکسامر ۱۸۸» توسط سازمان غذا و دارو تایید شده است، اثربخشی خاص استخوان آن نیاز به اعتبارسنجی دارد.

علاوه بر این، تفاوت‌های جنسیتی و بیان وابسته به سن Prkd۱ در «استئوسیت‌» انسانی همچنان ناشناخته مانده است. انتقال یافته‌ها از موش‌ها به انسان نه فقط به سنجش‌های جدید، بلکه به طراحی کارآزمایی بالینی جسورانه نیز نیاز دارد.

سخن پایانی

در سایه مسیرهای استخوانی شناخته‌شده‌تر، Prkd۱ به آرامی نقطه تصمیم‌گیری حیاتی را کنترل کرده است، اینکه آیا یک «استئوسیت» شکسته زنده می‌ماند یا ازبین می‌رود. نتایج این تحقیق دریچه جدیدی را به منطق سلولی استحکام استخوان می‌گشاید و ما را دعوت می‌کند تا دوباره در مورد معنای بازسازی از درون به بیرون فکر کنیم.

سایت مدیکال اکسپرس گزارش کرد، گاهی اوقات، قدرتمندترین پیشرفت‌ها از کشف یک پروتئین جدید حاصل نمی‌شوند، بلکه از پی بردن به اینکه نقش یک پروتئین قدیمی را اشتباه فهمیدیم، حاصل می‌شوند.

یافته‌های این تحقیق در مجله Bone منتشر شده است.