Nová zjištění o vlivu pohybu na zdraví kostí
V oblasti výzkumu zdraví kostí je dlouhodobě pozorováno, že pravidelná fyzická aktivita přispívá ke zpomalení věkem podmíněného úbytku kostní minerální hustoty, který může vést k rozvoji osteoporózy. Mechanismus, kterým cvičení tento ochranný efekt zprostředkovává, je předmětem vědeckého zájmu. Nedávné výzkumy přinášejí nová zjištění, která objasňují klíčovou roli mechanotransdukce v tomto procesu.
Bylo zjištěno, že zásadní úlohu hraje mechanotransdukce, což je proces, při kterém buňky vnímají a reagují na fyzické síly, jako je tlak nebo mechanické napětí. Konkrétně byl identifikován mechanosensor Piezo1, který se aktivuje v mezenchymálních kmenových buňkách (BMMSCs) v kostní dřeni. Následná reakce této buněčné populace vede ke snížení zánětu a redukci tvorby tukových buněk v kostní dřeni. Tím se vytvářejí příznivější podmínky pro specializované buněčné populace, které se podílejí na struktuře extracelulární matrix kostí, a dochází tak k efektivnějšímu udržování zdravé kostní minerální hustoty.
Detailnější pohled na mechanismus
Se stárnutím nebo v důsledku osteoporózy dochází ke zvýšené adipogenezi, tedy tvorbě tukových buněk v kostní dřeni. Tento jev nepřímo koreluje se ztrátou kostní hmoty. Adipocyty v kostní dřeni pocházejí z multipotentních mezenchymálních kmenových buněk kostní dřeně (BMMSCs), které mají schopnost diferencovat se buď na tukové, nebo na kostní buňky. Tyto BMMSCs jsou mechanosenzitivní.
Výzkum identifikoval mechanosenzitivní kationtový kanál Piezo1 v BMMSCs jako klíčový supresor adipogeneze v kostní dřeni. Jeho aktivace brání lokálnímu zánětu, čímž podporuje diferenciaci osteoblastů a tvorbu kostní tkáně. Důležité je zjištění, že inaktivace Piezo1 ruší pozitivní účinky cvičení na objem kostí a tukovou tkáň v kostní dřeni. To naznačuje, že Piezo1 vnímá fyziologický mechanický stres, pravděpodobně smykové napětí a kompresní síly, v kostní dřeni a reguluje tak osud diferenciace BMMSCs.
Aktivace Piezo1 v BMMSCs potlačuje adipogenezi v kostní dřeni a tím udržuje pevnost kostí, neboť brání zánětlivé autokrinní smyčce zahrnující Ccl2 a Lcn2. Tato zjištění odhalují dosud nepoznané spojení mezi mechanotransdukcí, zánětem a určením buněčného osudu. Uvedené poznatky zároveň naznačují možnost budoucího vývoje terapií, které by mohly napodobovat efekt cvičení aktivací Piezo1 nebo souvisejících signálních drah.