اكتشاف مذهل يكشف عن طريقة لإصلاح العظام لنفسها

اكتشف العلماء طريقة جديدة لمساعدة الجسم على إعادة بناء عظامه بنفسه، إذ يكمن السر في مستقبل يُسمى GPR133، وهو نوع من المفاتيح السطحية التي تُفعّل الخلايا المُكوِّنة للعظام.

عندما قام الباحثون بتفعيل هذا المفتاح باستخدام مركب يُسمى AP503، نمت عظام الفئران بشكل أقوى وأكثر صحة، حتى في نماذج هشاشة العظام، ويشير هذا الاكتشاف إلى اتجاه جديد لعلاجات العظام المستقبلية، وفقا لموقع «earth».

العثور على بروتين GPR133

تبقى العظام قوية عندما يكون هناك توازن بين نوعين من الخلايا، إذ تحتاج الخلايا البانية للعظم، وهي الخلايا التي تشكل مادة العظم والمعادن الجديدة، إلى أن تضاهي عمل الخلايا الهادمة للعظم في عملية التنظيف.

قادت هذا العمل إينيس ليبشر، أستاذة نقل الإشارات في جامعة لايبزيغ ويركز بحثها على مستقبلات الالتصاق المقترنة ببروتين G وكيفية ترجمة الخلايا للقوى والإشارات الكيميائية.

حدد الفريق GPR133، وهو مستقبل مقترن بالبروتين G (GPCR)، وهو بروتين غشائي ينقل الإشارات الخارجية إلى داخل الخلية، كعامل تحكم في نشاط الخلايا العظمية، فعندما تم تنشيط هذا المستقبل، نضجت الخلايا العظمية وأنتجت عظامًا أكثر صلابة.

وقال ليبشر: "باستخدام المادة AP503، التي تم تحديدها مؤخرًا فقط من خلال فحص بمساعدة الكمبيوتر كمحفز لـ GPR133، تمكنا من زيادة قوة العظام بشكل كبير في كل من الفئران السليمة والفئران المصابة بهشاشة العظام".

إصلاح العظام وGPR133

أظهرت الفئران التي تم تربيتها بدون جين GPR133 عظامًا أرق وأضعف وعندما قام الباحثون بتفعيل المستقبل باستخدام AP503 في الفئران الطبيعية، ازداد حجم العظام وقوتها، وبدت بنية العظام أكثر صحة.

لم يستجب المستقبل في الحيوانات المعدلة وراثيًا، مما يشير إلى أن AP503 يعمل عبر GPR133 نفسه، وهذا أمر مهم لأنه يربط تأثير الدواء بالهدف المقصود.

أضاف التمرين بُعدًا آخر. فقد أظهر الجري على جهاز المشي مع استخدام AP503 معًا تأثيرات أقوى من كل منهما على حدة لدى الفئران الصغيرة. ويتوافق هذا التوافق بين الحركة والتفاعلات الكيميائية مع بيولوجيا العظام.

كما اختبر الفريق نموذجًا لانقطاع الطمث حيث يؤدي نقص هرمون الإستروجين إلى فقدان العظام. وقد أعاد دواء AP503 المؤشرات الرئيسية إلى وضعها الطبيعي، بما في ذلك عدد الخلايا البانية للعظم، بينما تراجعت علامات ارتشاف العظام.

ربط القوة بنشاط GPR133

تستجيب العظام للأحمال لأن الخلايا تستشعر الإجهاد. هذه العملية، المعروفة باسم التحويل الميكانيكي أي تحويل الخلايا للقوة الفيزيائية إلى إشارات كيميائية حيوية تساعد في تحديد كمية العظام التي يبنيها الجسم أو يزيلها. وقد أوضحت دراسة حديثة مدى أهمية ذلك في عملية الترميم والصيانة اليومية.

يبدو أن مستقبل GPR133 مُهيأ للاستجابة لكل من القوة وجزيء شريك على الخلايا المجاورة، داخل الخلية، تُعزز الإشارة مستوى الأدينوسين أحادي الفوسفات الحلقي (cAMP)، وهو ناقل صغير يُنشط الإنزيمات ، مما يؤدي إلى تغييرات لاحقة تُحفز تكوين العظام.

أحد هذه التغييرات يؤثر على بروتين بيتا-كاتينين، وهو بروتين يساعد في تنشيط جينات بناء العظام. يستخدم مسار Wnt الكلاسيكي بروتين بيتا-كاتينين لتحفيز برامج الخلايا العظمية.

تُظهر دراسات عديدة مدى أهمية بروتين Wnt في الحفاظ على صحة العظام. ويُفصّل استعراض شامل دوره المحوري في مراحل النمو والترميم.

هذا يقدم تفسيراً واضحاً، يؤثر الحمل الميكانيكي والإشارات بين الخلايا على مستقبل GPR133، ويعمل مستقبل GPCR على رفع مستوى cAMP وتثبيت بيتا كاتينين، مما يحفز الخلايا السلفية لتصبح خلايا ناضجة مكونة للعظام.

مستقبل صحة العظام

ثلاثة عوامل غير مؤكدة ستحدد مسار المستقبل. أولها هو المتانة، أي ما إذا كان تنشيط المستقبلات قادراً على الحفاظ على التكوين لأشهر دون حدوث تكلس غير مرغوب فيه في أماكن أخرى.

ثانيًا، الخصوصية. مستقبلات البروتين المقترن بالبروتين ج شائعة، لذا سيحتاج مطورو الأدوية إلى انتقائية عالية لمستقبل GPR133 لتجنب التداخل مع مستقبلات أخرى تستخدم cAMP، ستكون الانتقائية مهمة لتحديد الجرعة وللآثار الجانبية.

ربطت الدراسات الجينية البشرية متغيرات جين GPR133 بكثافة المعادن في العظام وطول الجسم، وهذا يفتح المجال لاختبار ما إذا كان المرضى الذين يحملون متغيرات معينة يستجيبون بشكل أفضل لمنشط GPR133.