Эстроген — ключевой игрок в здоровье костей. Он помогает им расти, развиваться и обновляться, поддерживая баланс между разрушением старой ткани и образованием новой. У женщин после менопаузы уровень эстрогена падает, и это может привести к остеопорозу — хрупкости костей и частым переломам. Гормонозаместительная терапия восстанавливает баланс, но ее применяют с осторожностью: эстроген влияет на весь организм, а не только на кости, и может повышать риск рака или тромбов.

Чтобы создать безопасные препараты, ученые исследуют, как именно эстроген защищает кости. Главную роль здесь играет рецептор ERα — белок, который есть во многих клетках. Когда эстроген связывается с ним, запускаются процессы, укрепляющие костную ткань. Без этого сигнала кости теряют плотность.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Bone Research, группа ученых из Университета Гетеборга (Швеция), Университета Оулу (Финляндия) и больницы Сальгренска (Швеция) изучила, как на кости влияет особый путь передачи сигнала ERα — через мембрану клетки, а не через ядро. «Ранее эксперименты на мышах показали, что этот механизм может быть важен для поддержания костной массы, но было неясно, какие именно клетки задействованы», — объясняет доктор Карин Хоркеби.

Ученые создали уникальную модель мышей, у которых мембранный путь ERα отключили только в остеобластах — клетках, отвечающих за рост кости. Сканирование показало: у таких мышей плотность кортикального слоя (твердой внешней оболочки кости) в берцовой кости, бедре и позвонках была ниже, чем у обычных. Тесты на прочность подтвердили — кости ломались легче. Кроме того, остеобласты из подопытных мышей в лаборатории хуже созревали. Вывод: мембранный путь ERα критически важен для формирования крепких костей.

Кортикальная кость — плотный наружный слой костной ткани, напоминающий слоновую кость. Составляет 80% скелета и отвечает за механическую прочность. В отличие от губчатой кости (которая похожа на соты и смягчает удары), кортикальный слой сопротивляется изгибам и скручиванию. Именно его истончение при остеопорозе чаще всего приводит к переломам шейки бедра.

А вот когда тот же механизм отключили в кроветворных клетках (к ним относятся и остеокласты, разрушающие костную ткань), разницы не обнаружили. Значит, для поддержания костной массы этот путь в кровяных клетках не важен.

Интересно, что на губчатую кость (внутреннюю, пористую часть) отключение mERα почти не повлияло — только в берцовой кости заметили небольшое снижение плотности. Видимо, механизм работает избирательно.

При этом у мышей не возникло побочных эффектов: вес, уровень гормонов и состояние репродуктивных органов остались в норме. Это важный аргумент в пользу того, что точечное воздействие на mERα в остеобластах может стать безопасной альтернативой гормонозаместительной терапии.

Мы доказали, что мембранный путь ERα в остеобластах регулирует плотность кортикального слоя костей у самок мышей, а в кроветворных клетках он не играет роли, — резюмирует Хоркеби.

Это открытие приближает нас к новым методам лечения остеопороза — без риска для остального организма.

Главный потенциал работы — в перспективе создания селективных препаратов против остеопороза, которые будут действовать только на костные клетки, минуя другие системы. Сейчас гормонозаместительная терапия — палка о двух концах: она спасает кости, но может спровоцировать рак груди или инсульт. Если научиться точечно активировать mERα в остеобластах, риски исчезнут.

Кроме того, исследование проясняет фундаментальный механизм — почему у женщин после менопаузы в первую очередь истончается кортикальный слой кости (а именно он обеспечивает прочность). Это поможет точнее прогнозировать переломы.

Исследование проводилось только на мышах, а их физиология отличается от человеческой. Например, у грызунов нет настоящей менопаузы — их яичники не прекращают работу резко, как у женщин. Кроме того, эксперименты затронули только молодых особей, а остеопороз обычно развивается с возрастом. Пока неясно, будет ли мембранный путь ERα так же важен в стареющем организме.

Ранее ученые обучили ИИ диагностировать остеопороз по рентгену.