חידה ארוכת שנים נפתרה: מדענים מגלים הורמון חדש שיכול להכפיל מסת עצם

חוקרי UCSF ו-UC Davis זיהו הורמון חדש, CCN3, שמחזק את העצמות בנשים מניקות ויכול לטפל באוסטיאופורוזיס ולשפר את ריפוי השברים.

חוקרים מ-UCSF ו-UC Davis פתרו תעלומה ארוכת שנים לגבי האופן שבו נשים מניקות שומרות על עצמות חזקות למרות איבוד הסידן לייצור חלב.

הורמון שהתגלה לאחרונה ושומר על העצמות של נשים מניקות חזקות יכול גם לעזור לשברים בעצמות לרפא ולטפל באוסטיאופורוזיס באוכלוסייה הרחבה יותר. חוקרים באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו ובאוניברסיטת דיוויס הראו כי בעכברים, ההורמון המכונה הורמון המוח האימהי (CCN3) מגביר את צפיפות העצם וחוזק העצם.

התוצאות שלהם, שפורסמו ב טֶבַעפתרו חידה ארוכת שנים לגבי האופן שבו עצמות הנשים נשארות חזקות יחסית במהלך ההנקה, אפילו כשהסידן מופשט מהעצמות כדי לתמוך בייצור חלב.

"אחד הדברים המדהימים בממצאים האלה הוא שאם לא היינו חוקרים עכברים נקבות, שלמרבה הצער היא הנורמה במחקר ביו-רפואי, אז היינו יכולים לפספס לחלוטין את הממצא הזה", אמרה הולי אינגרהם, PhD, הבכירה. מחבר המאמר החדש ופרופסור לפרמקולוגיה מולקולרית סלולרית ב-UCSF. "זה מדגיש עד כמה חשוב להסתכל על חיות זכר ונקבה כאחד לאורך תוחלת החיים כדי לקבל הבנה מלאה של הביולוגיה."

אוסטאופורוזיס ותפקידו של אסטרוגן

יותר מ-200 מיליון אנשים ברחבי העולם סובלים מאוסטאופורוזיס, היחלשות חמורה של העצמות שעלולה לגרום לשברים תכופים. נשים נמצאות בסיכון גבוה במיוחד לאוסטאופורוזיס לאחר גיל המעבר בגלל ירידה ברמות הורמון המין אסטרוגן, שבדרך כלל מעודד יצירת עצם. רמות האסטרוגן נמוכות גם בזמן הנקה, ובכל זאת אוסטאופורוזיס ושברים בעצמות הם הרבה יותר נדירים בתקופה זו, מה שמצביע על כך שמשהו אחר מלבד אסטרוגן מקדם את צמיחת העצם.

המעבדה של אינגרהאם גילתה בעבר שבעכברים נקבות, אך לא בעכברים זכרים, חסימת קולטן אסטרוגן מסוים שנמצא בנוירונים נבחרים באזור קטן במוח הובילה לעלייה עצומה במסת העצם. הם חשדו שהורמון בדם אחראי לעצמות הסופר-חזקות, אבל, באותו זמן, לא הצליחו למצוא אותו – מסע שהתארך עוד יותר במהלך המגיפה העולמית.

בעבודה החדשה, Ingraham ושותפי הפעולה ביצעו חיפוש ממצה אחר הורמון בונה עצם זה ולבסוף מצאו את CCN3 כגורם האחראי בנקבות מוטנטיות. בתחילה, הצוות הופתע מהתוצאה הזו, שכן CCN3 לא התאים לפרופיל הטיפוסי של הורמון המופרש מנוירונים.

הספקות שלהם נעלמו לאחר שמצאו CCN3 באותו אזור מוח בעכברים מניקים. ללא ייצור של CCN3 בנוירונים נבחרים אלה, נקבות עכברים מיניקות איבדו עצם במהירות, והתינוקות שלהם החלו לרדת במשקל, מה שמאשר את חשיבות ההורמון בשמירה על בריאות העצם במהלך ההנקה. בהתבסס על גילוי זה, הם מתייחסים כעת ל-CCN3 כהורמון המוח האימהי (MBH).

בדיקות ויישומים עתידיים של CCN3

כאשר אסטרטגיות להגברת CCN3 במחזור יושמו בעכברים צעירים ומבוגרים נקבות או זכרים, מסת העצם והחוזק שלהם גדלו באופן דרמטי במהלך השבועות. בכמה עכברים נקבות שחסר להם כל אסטרוגן או שהיו מבוגרים מאוד, CCN3 הצליח להכפיל את מסת העצם יותר.

כאשר משתף הפעולה המדעי של אינגרהאם, תומס אמברוזי, דוקטור מאוניברסיטת UC דייוויס, בדק את העצמות הללו, הוא הופתע מעוצמתן.

"יש כמה מצבים שבהם עצמות מינרליות מאוד אינן טובות יותר; הם יכולים להיות חלשים יותר ולמעשה להישבר בקלות רבה יותר", הסביר. "אבל כשבדקנו את העצמות האלה, התברר שהן חזקות בהרבה מהרגיל."

אמברוזי בחן מקרוב את תאי הגזע בתוך העצמות שאחראים על יצירת עצם חדשה ומצא שכאשר תאים אלו נחשפו ל-CCN3, הם נוטים הרבה יותר ליצור תאי עצם חדשים.

כדי לבדוק את יכולת ההורמון לסייע בריפוי העצם, החוקרים יצרו מדבקת הידרוג'ל שניתן למרוח ישירות על המקום של שבר בעצם, שם הוא ישחרר לאט CCN3 למשך שבועיים. בעכברים קשישים, שברים בעצמות בדרך כלל אינם מתרפאים היטב. עם זאת, מדבקת CCN3 דרבן היווצרות עצם חדשה במקום השבר, ותרמה לריפוי צעיר של השבר.

"מעולם לא הצלחנו להשיג תוצאה כזו של מינרליזציה וריפוי באסטרטגיה אחרת", אמר אמברוזי. "אנחנו ממש נרגשים לעקוב אחרי זה ואפשר ליישם CCN3 בהקשר של בעיות אחרות, כמו צמיחה מחודשת של סחוס."

החוקרים מתכננים לבצע מחקרים עתידיים על המנגנונים המולקולריים של CCN3, רמותיו בנשים מניקות וכן על הפוטנציאל של ההורמון לטפל במגוון מצבי עצמות.

מיוריאל בייבי, MD, מחברת ראשונה ורופאה-מדען מודרך בחטיבה לאנדוקרינולוגיה ב-UCSF, מעוניינת להתחיל לשאול כיצד CCN3 משפיע על חילוף החומרים של העצם במסגרות מחלה רלוונטיות מבחינה קלינית. בשיתוף פעולה עם תוכנית UCSF Catalyst, ויליאם קראוזה, דוקטורט, מדען בכיר ומוביל שותף בפרויקט זה יתחיל לתרגם את התוצאות החדשות הללו.

"איבוד עצם מתרחש לא רק אצל נשים לאחר גיל המעבר, אלא מתרחש לעתים קרובות אצל שורדות סרטן שד הנוטלות חוסמי הורמונים מסוימים; בספורטאיות עילית צעירות ומאומנות במיוחד; ואצל גברים מבוגרים ששיעור ההישרדות היחסי שלהם נמוך יותר מנשים לאחר שבר בירך", אמר אינגרהם. "זה יהיה מרגש מאוד אם CCN3 יוכל להגדיל את מסת העצם בכל התרחישים האלה."

עבודה זו נתמכה על ידי ה המכונים הלאומיים לבריאות (R01DK121657-S1, NIA-1K01AG065916, 5K12GM081266, K99DK129763, AG066963, R01DK132073, R01AG067740, R01AG070606 Award, R01AG0706407, R01AG070606, R01 ופרס מלומד בכיר (GCRLE0320).