Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Калифорнийского университета в Дэвисе решили давнюю загадку о том, как кости кормящих женщин остаются крепкими, даже если они теряют кальций из-за молока.

Недавно обнаруженный гормон, который поддерживает прочность костей кормящих грудью женщин, также может помочь в заживлении переломов костей и лечении остеопороза у более широких слоев населения. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Калифорнийского университета в Дэвисе показали, что у мышей гормон, известный как «материнский мозговой гормон» (CCN3), увеличивает плотность и прочность костей .

Их результаты были опубликованы 10 июля в журнале Nature .

«Одним из замечательных моментов в этих результатах является то, что если бы мы не изучали самок мышей, что, к сожалению, является нормой в биомедицинских исследованиях, то мы могли бы полностью упустить это открытие», — сказала Холли Ингрэм, доктор философии, старший автор новой статьи и профессор клеточной молекулярной фармакологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.

«Это подчеркивает, насколько важно изучать как самцов, так и самок животных на протяжении всей жизни, чтобы получить полное представление о биологии».

Более 200 миллионов человек во всем мире страдают от остеопороза, серьезного ослабления костей, которое может привести к частым переломам. Женщины особенно подвержены риску остеопороза после менопаузы из-за снижения уровня полового гормона эстрогена, который обычно способствует формированию костей.

Уровень эстрогена также низок во время грудного вскармливания, однако остеопороз и переломы костей в этот период случаются гораздо реже, что позволяет предположить, что росту костей способствует что-то другое, а не эстроген.

Ранее в лаборатории Ингрэма было обнаружено , что у самок мышей (но не у самцов) блокирование определенного рецептора эстрогена, обнаруженного в определенных нейронах в небольшой области мозга, приводило к значительному увеличению костной массы.

Они подозревали, что за сверхпрочность костей отвечает гормон в крови, но в то время не смогли его обнаружить, а поиски еще больше затянулись из-за всемирной пандемии.

В новой работе Ингрэм и его коллеги провели исчерпывающий поиск этого гормона, отвечающего за формирование костей, и, наконец, определили CCN3 как фактор, ответственный за мутацию у самок. Первоначально команда была удивлена ​​этим результатом, поскольку CCN3 не соответствовал типичному профилю гормона, секретируемого нейронами.

Их сомнения развеялись после того, как они обнаружили CCN3 в той же области мозга у кормящих самок мышей. Без продукции CCN3 в этих избранных нейронах кормящие самки мышей быстро теряли костную ткань, а их детеныши начинали терять вес, что подтверждает важность гормона для поддержания здоровья костей во время лактации. Основываясь на этом открытии, они теперь называют CCN3 материнским мозговым гормоном (MBH).

Когда стратегии по увеличению циркулирующего CCN3 были реализованы у молодых взрослых и старых самок или самцов мышей, их костная масса и прочность резко возросли в течение недель. У некоторых самок мышей , у которых отсутствовал весь эстроген или которые были очень старыми, CCN3 смог более чем удвоить костную массу.

Когда научный сотрудник Ингрэма, доктор философии Томас Амбрози из Калифорнийского университета в Дэвисе, проверил эти кости, он был удивлен их прочностью.

«Есть некоторые ситуации, когда сильно минерализованные кости не лучше; они могут быть слабее и на самом деле ломаться легче», — объяснил он. «Но когда мы проверили эти кости, они оказались намного прочнее обычных».

Амбрози внимательно изучил стволовые клетки в костях, которые отвечают за образование новой костной ткани, и обнаружил, что при воздействии CCN3 на эти клетки они стали гораздо более склонны к образованию новых костных клеток.

Чтобы проверить способность гормона помогать в заживлении костей, исследователи создали гидрогелевый пластырь, который можно было накладывать непосредственно на место перелома кости, где он медленно высвобождал CCN3 в течение двух недель. У пожилых мышей переломы костей обычно не заживают хорошо. Однако пластырь CCN3 стимулировал образование новой кости в месте перелома, способствуя молодому заживлению перелома.

«Мы никогда не могли добиться такого рода минерализации и результата заживления с помощью какой-либо другой стратегии», — сказал Амбрози. «Мы действительно рады продолжить это и потенциально применить CCN3 в контексте других проблем, таких как восстановление хряща».

Ученые планируют провести дальнейшие исследования молекулярных механизмов CCN3, его уровня у кормящих грудью женщин, а также потенциала гормона в лечении различных заболеваний костей.

Мюриэль Бэйби, доктор медицины, соавтор и наставник-врач-ученый в Отделении эндокринологии в UCSF, стремится начать задаваться вопросом, как CCN3 влияет на метаболизм костей в клинически значимых условиях заболевания. В партнерстве с программой UCSF Catalyst, Уильям Краузе, доктор философии, старший научный сотрудник и соруководитель этого проекта начнет переводить эти новые результаты.

«Потеря костной массы происходит не только у женщин в постменопаузе, но часто встречается у выживших после рака груди, принимающих определенные гормональные блокаторы; у молодых, хорошо подготовленных элитных спортсменок; и у пожилых мужчин , чья относительная выживаемость ниже, чем у женщин после перелома шейки бедра», — сказал Ингрэм. «Было бы невероятно захватывающе, если бы CCN3 мог увеличить костную массу во всех этих сценариях».