بازسازی طبیعی استخوان با این متد امکانپذیر شد
پروتئین کیناز D ۱ (Prkd ۱) بهعنوان یک آنزیم کمتر شناختهشده، نقشی تازه و جالب در تسهیل فرآیند ترمیم غشای پلاسما در سلولهای استخوانی ایفا میکند. تحقیقاتی که به رهبری آنیک تولادار و همکارانش در کالج پزشکی جورجیای ایالات متحده انجام شد، این پروتئین نادیده گرفتهشده را در کانون توجه قرار داده و همچنین آن را بهعنوان یک تنظیمکننده اساسی در بقای «استئوسیتها» و سازگاری مکانیکی بافت استخوان معرفی کرده است.
«استئوسیتها» بهعنوان سلولهای اصلی حسگر مکانیکی در میان بافت استخوانی عمل میکنند و در ماتریکسهای حامی شکلگیریشان زیست میکنند. وظیفه اصلی آنها شناسایی فشار و ترمیم سیگنالهای آسیب است که این فرآیند از تغییرات کوچک آغاز میشود. در شرایطی که استخوان تحت بار قرار میگیرد، فرآیندهای «دندریتیک استئوسیت» دچار اختلال در غشای پلاسما میشوند و اجازه ورود کلسیم را فراهم کرده و بیان ژنهای مرتبط را تحریک میکنند. اما برای حفظ حیات این سلولها و انطباق با شرایط جدید، نیاز به ترمیم سریع این اختلالات است و در این مرحله است که Prkd ۱ وارد میشود.
این گروه از محققان نشان دادند که مهار یا حذف ژنتیکی آنزیم Prkd ۱ باعث کند شدن فرآیند ترمیم غشا در «استئوسیتها» میشود، میزان مرگ سلولی را در پی بارگذاری مکانیکی افزایش میدهد و پاسخ آنابولیک استخوان را تحت تاثیر قرار میدهد. به طور خلاصه، آنزیم Prkd ۱ میتواند بهعنوان عاملی کلیدی در تبدیل فشار مکانیکی به تولید استخوان سالم در نظر گرفته شود.
نجات آنزیم گرانبها
این گروه محققان نیز از «پولوکسامر ۱۸۸»، که یک عامل تثبیتکننده غشای مصنوعی است و در تحقیقات مربوط به تحلیل عضلانی مورد استفاده قرار میگیرد، بهرهبرداری کردند. آنها دریافتند که «پولوکسامر ۱۸۸» میتواند فرآیند ترمیم غشای آسیبدیده و بقای سلولی را در «استئوسیتها» فاقد آنزیم Prkd ۱ بازگردانده و تنها تا حدودی پاسخ استخوانسازی حیوانات را احیا کند.
این دوگانگی سوالات اساسی را مطرح میکند؛ چرا که نجات در سطح سلولی همیشه به ترمیم در سطح بافت منجر نمیشود؟ آیا تمرکز بر روی آنزیم Prkd ۱ میتواند به دروازهای جدید برای ایجاد دستههای نوینی از درمانهای «استئوآنابولیک» بگشاید یا اینکه ما فقط در حال بررسی علائم یک اختلال عمیقتر هستیم؟
علیرغم آنکه Prkd ۱ در بافتهای متنوعی نقش دارد، هنوز این آنزیم توجه صنایع دارویی و زیستشناسی اسکلتی را جلب نکرده است. این آنزیم فاقد شهرت مشابه با مسیرهای پیامرسانی سلولی نظیر وینت (Wnt)، پروتئینهای مورفوژنتیک استخوان (BMPs) یا ژنهای تنظیمکننده (RANKL) است. با این حال، Prkd ۱ ویژگیهای مهمی برای درمان هدفمند دارد:
• تحریکشونده با محرکهای مکانیکی؛
• قابل هدفگذاری با مهارکنندههای مولکولی کوچک؛
• اثرگذار بر زیستپذیری سلول، سیگنال دهی کلسیم و بیان ژن و
• ممکن است بهصورت ی در برخی سلولهای استخوانی که به بار پاسخ میدهند، بهکار آید در حالی که ساختار پایه نیز تغییر نمیکند.
در جامعهای که به سمت پیری پیش میرود و در خطر افزایش شکستگیهای استخوانی قرار دارد، درمانی که در پاسخ به فعالیتهای فیزیکی تشکیل استخوان را تقویت کند بهمراتب جذابتر بهنظر میرسد. از منظر بیوتکنولوژی، آنزیم Prkd ۱ فرصت منحصربهفردی برای توسعه درمانهای مکانیکی پاسخگو برای بافتهای استخوانی به شمار میآید. چه عواملی باعث میشود که تاکنون در هاله از ابهام باقی مانده باشد؟
تاریخاً، توجه در زمینه پوکی استخوان بیشتر بر روی پیشگیری از تحلیل رفتن بافت استخوان متمرکز بوده تا بر تقویت تشکیل آن. نقش Prkd ۱ در بازسازی غشای پلاسما شاید بهنظر بسیار مکانیکی، خاص و وابسته به فرآیندهای پایینی بیاید، اما در دورانی که مسیرهای متابولیکی، مکانیکی و التهابی بهطور فزایندهای در هم تنیدهاند، ممکن است زمان برای چنین موردی بهدرستی فرا رسیده باشد.
علاوه بر این، ظهور فناوریهای سلامت پوشیدنی و ردیابی بار مکانیکی بهصورت لحظهای میتواند به طور همزمان با درمانهایی که تقویت تشکیل استخوان مرتبط با بار را افزایش میدهد، همسو گردد. آینده را تصور کنید که در آن فیزیوتراپی تنها با تمرینات فیزیکی ترکیب نشده، بلکه با دوزهای دقیق داروهای هدفمند Prkd ۱ برای حداکثر کردن تشکیل بافت استخوان تقویت میشود.
گام بعدی: از سلول تا اسکلت
پیامدهای پژوهش عمیق بهنظر میرسد، اما موانع همچنان پابرجا هستند. تحقیقات بیشتر برای روشن شدن نقش Prkd ۱ در انواع مختلف سلولهای استخوانی ضروری است. برخی از اهداف پاییندستی این پروتئین تا حدی مورد بررسی قرار گرفتهاند. در حالی که «پولوکسامر ۱۸۸» به تأیید سازمان غذا و دارو رسیده، مؤثریت خاص آن در بافت استخوانی هنوز به تایید نیاز دارد.
علاوه بر این، تفاوتهای جنسیتی و بیان وابسته به سن Prkd ۱ در «استئوسیت» انسانی همچنان بر ما پوشیده است. انتقال یافتههای بهدست آمده از مدلهای موشی به انسان نه تنها به ارزیابیهای جدید، بلکه به طراحی کارآزماییهای بالینی جسورانهای نیز نیاز دارد.
سخن پایانی
در پس عرصههای شناختهشده ساختار استخوان، Prkd ۱ به آرامی بهعنوان یک نقطه کلیدی در تصمیمگیری که تعیین میکند آیا یک «استئوسیت» شکننده ادامه حیات خواهد داشت یا از بین خواهد رفت، ظاهر شده است. نتایج این تحقیق دری را به سوی درک بهتر منطق سلولی استحکام استخوان باز میکند و ما را به تفکر دوباره درباره معنای بازسازی از درون به بیرون دعوت مینماید.
سایت مدیکال اکسپرس گزارش داده است که گاهی اوقات پیشرفتهای قابل توجه نهتنها از کشف یک پروتئین جدید بلکه از درک نادرست نقش یک پروتئین قدیمی، بهدست میآید.
مطالب این تحقیق در نشریه Bone به چاپ رسیده است.
