В конце 80-х годов на остеобластах человека были найдены рецепторы к эстрогену, что положило начало теории о связи между эстрогенами и остеоцитами.
Кость — это сложная ткань, состоящая из матрицы белков и минералов, которые придают ей гибкость и прочность для осуществления движений тела. В состав кости входят различные специализированные клетки, включая остеоциты, которые участвуют в поддержании этого матрикса. В процессе жизнедеятельности человека как внешние (экология, диета, образ жизни и др.), так и внутренние (генетическая предрасположенность, индивидуальные особенности минерального обмена) факторы оказывают влияние на поддержание структуры здоровой кости. Одним из ключевых факторов является женский половой гормон — эстроген.
Дефицит эстрогенов приводит к перераспределению баланса костного метаболизма в сторону процессов резорбции за счет влияния на активность костных клеток, синтез кальцитонина и цитокинов (интерлейкинов, фактора некроза опухолей).
Эстрогены подавляют активность остеокластов, влияют на дифференцировку, пролиферацию и функциональную активность остеобластов. Дефицит эстрогенов напрямую воздействует на цикл костного ремоделирования за счет двух механизмов: во-первых, повышает частоту активации базисных многоклеточных единиц, что приводит к увеличению скорости метаболизма костной ткани, во-вторых, в результате блокирования апоптоза остеокластов удлиняет фазу резорбции. Эти факторы приводят к изменениям объема лакуны резорбции настолько, что остеобласты не успевают ее заполнить.
С дефицитом половых гормонов у молодых женщин в период естественной менопаузы ассоциируется несколько врожденных и приобретенных заболеваний. Приобретенная яичниковая недостаточность является следствием синдрома истощенных яичников, синдрома резистентных яичников и хирургической менопаузы (следствие овариоэктомии). Менопауза считается преждевременной при ее наступлении в возрасте до 40 лет и ранней — в период 40–45 лет.
Женщины в менопаузальном периоде подвержены высокому риску развития остеопороза, который может привести к переломам и ограничению подвижности.
Остеопороз — системное заболевание опорно-двигательного аппарата, которое характеризуется уменьшением массы костной ткани и нарушением ее архитектоники, приводящим к снижению прочности кости. Переломы, как правило, возникают в запястье, позвоночнике и бедре. Остеопороз выявляется у каждой третьей женщины старше 50 лет. В Европе, США и Японии суммарное количество людей с этим диагнозом составляет 75 млн человек, 80 % из этого числа — женщины. При этом и у молодых девушек может возникать стойкий эстрогенный дефицит, который задерживает формирование пиковой костной массы, что в дальнейшем приводит к высокому риску развития остеопороза и остеопоротических переломов.
Пиковая костная масса — наивысшее значение костной массы, достигаемое в онтогенезе, накапливается до 30 лет. Баланс поддерживается за счет костной резорбции и образования костной ткани.
Группа исследователей из Токийского медицинского стоматологического университета (TMDU) описывает новую молекулярную связь между эстрогеном и возрастными изменениями в костях, которая в перспективе приведет к новым стратегиям в лечении остеопороза в постменопаузальном периоде.
Ученые обнаружили, что костный матрикс поддерживается белком под названием Семафорин 3А (Sema3A), который кодируется одноименным геном. Этот белок продуцируют остеоциты. Было выдвинуто предположение, что существует взаимосвязь между Sema3A и эстрогеном, поскольку оказалось, что уровень белка в сыворотке крови у женщин постепенно снижается в пременопаузе, и еще сильнее — в момент наступления менопаузы.
В ходе эксперимента ученые разделили мышей на две группы. Первой группе произвели овариоэктомию, которая приводит к уменьшению массы костной ткани. Сразу же ввели дополнительный запас эстрогена, и он предотвратил признаки остеопороза. Второй группе животных ученые удалили Sema3A из клеток линии остеобластов, и остеопороз развился при нормальном уровне эстрогена. Внутривенное введение дополнительных доз эстрогена не повлияло на снижение скорости развития остеопороза у мышей.
Также ученые обнаружили, что Sema3A инициирует цепь сигнальных событий, которые способствуют выживанию остеоцитов у мышей. Это означает, что Sema3A является ключевым фактором во взаимоотношениях между эстрогеном и костью.
Исследователи предполагают, что результатом истощения эстрогена и Sema3A с возрастом становится гибель остеоцитов, вследствие чего формируется остеопороз, который ведет к переломам и нарушению функции костей.
Исследование выявило, что Sema3A может являться важным фактором, приводящим к потере прочности костей, за счет его влияния на сигнальные молекулы. В будущем это может помочь разработке новых терапевтических подходов к лечению остеопороза.
Источники:
- Gross J. M., Yee D. How does the estrogen receptor work? //Breast Cancer Research. – 2002. – Т. 4. – №. 2. – С. 62.
- Cauley J. A. Estrogen and bone health in men and women //Steroids. – 2015. – Т. 99. – С. 11-15.
- Khalid A. B., Krum S. A. Estrogen receptors alpha and beta in bone //Bone. – 2016. – Т. 87. – С. 130-135.
- Klein-Nulend J. et al. Bone cell mechanosensitivity, estrogen deficiency, and osteoporosis //Journal of biomechanics. – 2015. – Т. 48. – №. 5. – С. 855-865.
- Black D. M., Rosen C. J. Postmenopausal osteoporosis //New England Journal of Medicine. – 2016. – Т. 374. – №. 3. – С. 254-262.
- Eastell R. et al. Postmenopausal osteoporosis //Nature reviews Disease primers. – 2016. – Т. 2. – С. 16069.
- Drake M. T., Clarke B. L., Lewiecki E. M. The pathophysiology and treatment of osteoporosis //Clinical therapeutics. – 2015. – Т. 37. – №. 8. – С. 1837-1850.
- Lorentzon M., Cummings S. R. Osteoporosis: the evolution of a diagnosis //Journal of internal medicine. – 2015. – Т. 277. – №. 6. – С. 650-661.