Недостигът на важни ензими в организма може да доведе до фрактура на костите

Липсата на ензими, служещи като катализатор за важни процеси в човешкото тяло, увеличава риска от костни фрактури. Научната хипотеза на международен екип от учени и инженери е публикувана в списанието eLife. Негов ръководител е Дийпак Вашиштх, директор на Центъра по биотехнологии и интердисциплинарни науки към Политехническия институт Rensselaer.

Окислително фосфорилиране

Окислителното фосфорилиране е един от важните ензимни процеси, който представлява закрепване на фосфорил към даден протеин и има голямо значение за клетъчната регулация. Процесът е тясно свързан с много болести, макар че до днес все още няма безспорни доказателства, че той може да промени целостта на тъканта и функцията на органите.

Остеопонтин – протеинът, който поддържа целостта на извънклетъчния матрикс

Протеинът, който е предмет на настоящото проучване, е известен като остеопонтин, чиято функция е да поддържа матрикса цял. Екипът на Дийпак Вашиштх създава процес, който индуцира фосфорилиране, или обратното – дефосфорилиране, в кости на генетично модифицирани мишки. В някои от тях се открива остеопонтин, при други – не.

При сравнение на двете групи, експертите забелязват, че устойчивостта на костите, която е и критерий за тяхната здравина, нараства при фосфорилиране и намалява при дефосфорилиране*. Самото фосфорилиране подобрява кръстосаните химични връзки между полимерните вериги и привличането между заредения остеопонтин и костния минерал, като така прави костите по-здрави, а фрактурите – по-малко вероятни.

Вашиштх споделя, че това е първото проучване, което се задълбочава в процеса на окислително фосфорилиране в костното вещество и начина, по който той подпомага отделянето на енергия в костите.

Екипът разглежда ефекта от различните нива на фосфорилиране на остеопонтина при пациенти с редки костни заболявания като хипофосфатемия и хиперфосфатемия, водещи до скелетни деформации. Според експерта и при двете заболявания се наблюдават понижени нива на фосфорилиране на протеина остеопонтин, което е важна отправна точка за по-нататъшни проучвания в областта.

Друго важно откритие е, че нивата се различават в зависимост от вида костно заболяване. Целта на учените е да отговорят на два основни въпроса: „Фосфорилирането директно ли повлиява здравината на костите при пациенти с установено костно заболяване?“ и „Има ли терапевтични средства за лечение?“

Откритията на учените могат да бъдат приложени при изследването на подобни процеси в други съединителни тъкани, както и за намирането на средства за регулиране нивата на фосфорилиране на остеопонтина. Според Вашиштх заключенията на колегите му не касаят само костите, тъй като окислителното фосфорилиране е промяна, която се наблюдава и в други органи като например бъбреците.

Простите мерки за подобряване здравето на костите са от огромно значение

Изтъкнатият професор Туан Нгуен, водещ световен изследовател в областта на остеопорозата от Технологичния университет в Сидни, споделя, че е важно хората да предприемат прости мерки за подобряване на здравето на костите, дори ако изглежда, че ползите са незначителни, тъй като костната минерална плътност може да се променя и дори малките подобрения намаляват риска от фрактури.

>>> Храни, които задължително да консумираме, за да имаме здрави кости

„Здравето на костите се влияе от фактори, свързани с начина на живот, като тютюнопушене, физическа активност и хранене, включително прием на витамин D и калций, които могат да помогнат за намаляване на костната загуба.“, коментира проф. Нгуен.

*Vashishth Deepak et al. The role of extracellular matrix phosphorylation on energy dissipation in bone. Elife. 2020.