Wykazano, że przerywany post w połączeniu z miejscowym leczeniem Wnt3a odmładza naprawę kości u starszych myszy, co stanowi obiecujące podejście do odwracania związanego z wiekiem ubytku tkanki.
Nowe badania sugerują, że połączenie przerywanego postu ze specjalistycznym bandażem biomedycznym może przywrócić gojenie kości u starszych myszy do poziomu porównywalnego z leczeniem młodszych zwierząt.
Opublikowano w e-Życie jako recenzowany przedruk, redaktorzy określają badanie jako zasadniczo znaczące. Podkreślają rygorystyczną analizę i przekonujące dowody na istnienie potencjalnej nowej terapii odmładzającej gojenie się kości u starszych zwierząt, z możliwością rozszerzenia tej naprawy również na inne tkanki.
W miarę starzenia się światowej populacji malejąca zdolność organizmu do samoregeneracji i naprawy stanowi coraz większe wyzwanie, co podkreśla znaczenie takich innowacyjnych metod leczenia.
„Kluczem do naprawy kości jest rodzaj komórek zwanych osteoprogenitorami, które tworzą nową tkankę kostną. W miarę starzenia się zwierząt liczba i funkcja tych komórek zmniejsza się, ograniczając zdolność kości do regeneracji” – wyjaśnia główny autor Joshua Reeves (były doktorant) na Wydziale Nauk Biomedycznych Uniwersytetu w Lozannie w Szwajcarii oraz w Centrum dla Terapii Genowej i Medycyny Regeneracyjnej, King’s College w Londynie, Wielka Brytania. „Kość czaszki – część czaszki – jest szczególnie podatna na problemy z gojeniem się związane z wiekiem. Dwie główne opisane nisze osteoprogenitorowe to okostna, która pokrywa wszystkie kości płaskie, oraz mezenchym szwów, występujący tylko w czaszce pomiędzy kościami czaszki.
Aby uzyskać wgląd w związane z wiekiem zmiany w gojeniu się kości, Reeves i współpracownicy zbadali, w jaki sposób okostna i mezenchym szwów zmieniają się wraz z wiekiem na modelu mysim.
Związane z wiekiem zmiany w strukturze kości i gojeniu
Najpierw przeanalizowali zmiany zachodzące w kości czaszki myszy podczas starzenia się i stwierdzili wyraźny spadek zarówno struktury kości, jak i zdolności gojenia się wraz z wiekiem. Zespół zauważył zmniejszenie naczyń krwionośnych w tkance tworzącej kości okostnej, począwszy od wieku dorosłego.
Zaobserwowali także zmiany w starzejących się przedziałach osteogennych (tworzących kości), w tym zwiększony poziom aktyny i wydłużone jądra komórkowe – oba markery zwiększonej sztywności. Co więcej, starsze myszy wykazywały pogorszenie szlaków bioenergetycznych, zwłaszcza funkcji mitochondriów. Zmiany te doprowadziły do zmniejszenia liczby i upośledzenia funkcji osteoprogenitorów, osłabienia zdrowia kości i zdolności naprawczych.
Następnie zespół próbował zwiększyć liczbę komórek osteoprogenitorowych u starszych myszy za pomocą bandaża Wnt3a – specjalistycznego urządzenia biomedycznego dostarczającego białko Wnt3a, które ma kluczowe znaczenie w regulacji zachowania osteoprogenitorów. Chociaż faktycznie zwiększyło to liczbę osteoprogenitorów, nie przywróciło zdolności do gojenia, co sugeruje głębsze problemy w samych starzejących się komórkach.
Przerywany post: interwencja zmieniająca zasady gry
Wykazano, że post przerywany – podejście dietetyczne polegające na naprzemiennych okresach jedzenia i postu – poprawia gęstość mineralną kości u dorosłych zwierząt. Dlatego zespół próbował połączyć leczenie bandażem Wnt3a z okresowym głodzeniem u starszych myszy z ubytkami kości czaszki.
W tych warunkach starsze myszy osiągnęły poziom naprawy kości porównywalny z ich znacznie młodszymi odpowiednikami. Dalsza analiza wykazała, że w szczególności post przerywany odmładza osteoprogenitory poprzez zwiększenie aktywności mitochondriów i zmniejszenie stresu komórkowego związanego z wiekiem. Efekty te można również naśladować, ukierunkowując określone szlaki za pomocą suplementów takich jak mononukleotyd nikotynamidowy, który zwiększa produkcję energii w mitochondriach.
Ponadto zmiany w mikrobiomie jelitowym – zwłaszcza wzrost liczby bakterii o nazwie Akkermansia muciniphila – odegrały kluczową rolę w poprawie zdrowia i naprawy tkanek. Sugeruje to, że zmiany w diecie mogą mieć wiele korzyści dla zdrowia kości. Należy jednak zauważyć, że poprawę naprawy kości osiągnięto bez zmian w całkowitym spożyciu kalorii, a raczej poprzez sam post.
Autorzy podkreślają, że chociaż ich odkrycia są obiecujące, prace znajdują się na wczesnym etapie i są prowadzone na myszach. Dzięki dalszej walidacji na ludziach ich podejście może doprowadzić do opracowania terapii, które pomogą starszym osobom szybciej goić się i utrzymywać mocniejsze kości, a także poprawiać naprawę i funkcjonowanie innych starzejących się tkanek.
„Wpływ krótkoterminowych protokołów, takich jak okresowy post, pobudzanie energii komórkowej na krótkie okresy lub poprawa mikrobiomu jelitowego poprzez krótkotrwałe leczenie, zdecydowanie sugeruje, że starzejące się tkanki znajdują się w stanie, który można odwrócić” – mówi starszy autor Shukry Habib, profesor na Wydziale Nauk Biomedycznych Uniwersytetu w Lozannie. „Starzejące się tkanki zachowują potencjał poprawy zdrowia dzięki ukierunkowanym interwencjom. Nasze dane ukazują intrygujący kierunek badań, w którym interwencje metaboliczne i mikrobiomowe można ponownie wykorzystać do leczenia uszkodzeń tkanek u osób starszych, z niedoborami naprawczymi”.
Odniesienie: „Odmładzanie starszych osteoprogenitorów do naprawy kości” Joshua Reeves, Pierre Tournier, Pierre Becquart, Robert Carton, Yin Tang, Alessandra Vigilante, Dong Fang i Shukry J. Habib, 10 grudnia 2024 r., e-Życie.
DOI: 10.7554/eLife.104068.1
