Учёные определили генетическую причину чрезвычайно редкого заболевания, ослабляющего кости, которое встречается у молодых людей.
Идиопатический остеопороз — это заболевание костей, которое ежегодно поражает около 0,4 человека на 100 тысяч. Подобно более распространённым формам остеопороза, оно приводит к хрупкости костей, что повышает риск переломов даже при относительно лёгких движениях, таких как кашель или наклоны.
В большинстве случаев остеопороз поражает людей старше 50 лет, особенно женщин после менопаузы. Однако идиопатический остеопороз отличается тем, что он спонтанно возникает у молодых и в остальном здоровых людей.
Точная причина идиопатического остеопороза неизвестна, но заболевание, по-видимому, передаётся по наследству, так как многие пациенты испытывают избыточные переломы костей в детстве. Эта тенденция указывает на возможную генетическую причину болезни, и теперь учёные определили, чем она может быть вызвана.
Исследователи провели генетический анализ, который показал, что мутации в определённом гене могут нарушать функцию белка, называемого MTNR1A. Это, возможно, частично ответственно за развитие идиопатического остеопороза. Учёные опубликовали свои выводы в октябрьском номере журнала Science Translational Medicine. Белок является рецептором на поверхности клеток, к которому прикрепляется мелатонин, широко известный как добавка для улучшения сна.
Мелатонин — это гормон, регулирующий цикл сна и бодрствования. Однако исследования показывают, что у него есть и другие функции, включая подавление рака в некоторых контекстах, снижение артериального давления и контроль за процессом образования новой костной ткани.
В новом исследовании учёные секвенировали геномы десяти человек из одной семьи, некоторые из которых страдали идиопатическим остеопорозом. После завершения исследования выяснилось, что семья принадлежала к ашкеназским евреям.
Помимо этой семьи, исследователи взяли образцы ДНК у 75 женщин с этим заболеванием, не связанных между собой.
Анализ показал, что определённые мутации в гене, кодирующем MTNR1A, — называемые rs374152717 и rs28383653 — могут быть связаны с заболеванием, так как эти мутации присутствовали исключительно у пациентов с идиопатическим остеопорозом.
Затем команда расширила исследование, включив данные из крупных общедоступных баз данных. Они обнаружили, что эти редкие мутации чаще встречаются среди ашкеназских евреев, чем в общей популяции, и также связаны с идиопатическим остеопорозом.
Мутация rs28383653 была особенно распространена среди женщин с этим заболеванием и встречалась у около 4% этой группы. Для сравнения, она обнаруживалась у 1,7% ашкеназского населения в целом и у 0,9% общего населения. Вариант rs374152717, в свою очередь, был выявлен у 40% членов семьи, у 0,9% ашкеназского населения и у 0,04% общего населения, что указывает на повышенный риск развития болезни у носителей этих мутаций.
В отдельном эксперименте исследователи использовали инструмент редактирования генома CRISPR, чтобы ввести мутацию rs374152717 в клетки костей человека и в лабораторных мышей. Мутация привела к созданию неработающего мелатонинового рецептора, нарушая сигнализацию мелатонина. У мышей это активировало клетки, называемые остеобластами, которые производят костную ткань, что ускорило старение клеток и снизило плотность костей.
Полученные данные поддерживают идею о том, что мелатонин может потенциально использоваться для лечения идиопатического остеопороза.
"Есть вероятность, что, найдя способы восстановить активность этого пути сигнализации мелатонина у пациентов, мы сможем предотвратить дальнейшую потерю костной массы и переломы или устранить дефекты костей", — отметила Ставрула Кустени (Stavroula Kousteni), соавтор исследования и профессор физиологии и клеточной биофизики в Колумбийском университете. Однако она подчеркнула, что "эти возможности должны быть проверены экспериментально".
Различные клинические испытания уже показали, что мелатонин способен улучшить плотность костей и предотвратить потерю костной массы, однако текущее исследование пока не предлагает способа исправить генетические мутации, приводящие к болезни.