Οστεοπόρωση: Φάρμακο απέτρεψε βλάβες στη σπονδυλική στήλη σε μελέτη σε ψάρια ζέβρα

Ένα ήδη υπάρχον φάρμακο για την οστεοπόρωση έδειξε ότι μπορεί να προστατεύσει τη σπονδυλική στήλη από βλάβες, δημιουργώντας ελπίδες για νέες θεραπείες του χρόνιου πόνου στον αυχένα και στη μέση. Σε πειράματα με ψάρια ζέβρα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το φάρμακο εμπόδισε τον σχηματισμό μη φυσιολογικών εναποθέσεων μετάλλων στη σπονδυλική στήλη. Η διαδικασία αυτή μπορεί να σκληρύνει τους ιστούς και να οδηγήσει στη συνένωση των σπονδύλων.

Η ανακάλυψη μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να αντιμετωπίσουν μία από τις υποκείμενες αιτίες του πόνου στη μέση: τη σταδιακή φθορά των δίσκων που λειτουργούν ως μαξιλάρια ανάμεσα στα οστά της σπονδυλικής στήλης. Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης αλλαγές στη δραστηριότητα γονιδίων και στον μεταβολισμό, οι οποίες φαίνεται να συμβάλλουν στη βλάβη και να προσφέρουν πιθανούς στόχους για μελλοντικές θεραπείες.

Τα ευρήματα δεν έχουν ακόμη επιβεβαιωθεί σε ανθρώπους. Ωστόσο, υποδεικνύουν ότι φάρμακα που χρησιμοποιούνται ήδη για άλλες παθήσεις θα μπορούσαν να προσφέρουν νέους τρόπους επιβράδυνσης της εκφύλισης της σπονδυλικής στήλης. Η έρευνα αναδεικνύει επίσης τη χρησιμότητα των ψαριών ζέβρα στη διερεύνηση των αιτίων των παθήσεων της σπονδυλικής στήλης και στη δοκιμή πιθανών θεραπειών.

Γιατί φθείρονται οι δίσκοι της σπονδυλικής στήλης

Οι περισσότεροι άνθρωποι εμφανίζουν πόνο στη μέση κάποια στιγμή στη ζωή τους. Μία συχνή αιτία είναι η φθορά των φυσικών αποσβεστήρων κραδασμών της σπονδυλικής στήλης. Οι δομές αυτές, που ονομάζονται μεσοσπονδύλιοι δίσκοι, βρίσκονται ανάμεσα στους σπονδύλους και βοηθούν τη σπονδυλική στήλη να απορροφά την πίεση, να κατανέμει το βάρος και να κινείται με άνεση.

Με την πάροδο του χρόνου, οι δίσκοι μπορεί να χάσουν την ικανότητά τους να απορροφούν τους κραδασμούς. Η κατάσταση αυτή είναι γνωστή ως εκφύλιση μεσοσπονδύλιων δίσκων (IVDD). Καθώς οι δίσκοι φθείρονται, μπορεί να συμβάλουν στον πόνο, στη δυσκαμψία και στον περιορισμό της κινητικότητας.

Παρά τη μεγάλη επίπτωση της πάθησης και το σημαντικό οικονομικό της βάρος, δεν υπάρχουν σήμερα φάρμακα που να μπορούν να σταματήσουν ή να αναστρέψουν τη διαδικασία της εκφύλισης. Για ορισμένες σοβαρές περιπτώσεις, η χειρουργική επέμβαση παραμένει η μόνη καθιερωμένη μακροχρόνια παρέμβαση. Έτσι, υπάρχει επείγουσα ανάγκη για θεραπείες που αντιμετωπίζουν την υποκείμενη βλάβη.

Οι ερευνητές γνωρίζουν εδώ και χρόνια ότι η γενετική επηρεάζει τον κίνδυνο εμφάνισης εκφύλισης των μεσοσπονδύλιων δίσκων. Ένα γονίδιο που έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον σχετίζεται με το κολλαγόνο IX, μια πρωτεΐνη που συμβάλλει στη διατήρηση της δομικής ακεραιότητας των δίσκων, υποστηρίζοντας το δίκτυο ινών που τους συγκρατεί. Παραλλαγές που επηρεάζουν αυτό το γονίδιο έχουν επανειλημμένα συνδεθεί με προβλήματα στους δίσκους που εμφανίζονται νωρίτερα στη ζωή.

Για να διερευνήσουν πώς αυτές οι γενετικές αλλαγές συμβάλλουν στη βλάβη της σπονδυλικής στήλης, επιστήμονες από τα Πανεπιστήμια του Εδιμβούργου και του Μπρίστολ μελέτησαν ψάρια ζέβρα. Εξέτασαν ψάρια που είχαν εκτραφεί χωρίς λειτουργικό αντίγραφο του γονιδίου, ώστε να παρατηρήσουν πώς η απουσία του επηρέαζε τη σπονδυλική στήλη καθώς τα ζώα μεγάλωναν.

Μια κρυφή διαδικασία σκληραίνει τη σπονδυλική στήλη

Τα αποτελέσματα έδειξαν εντυπωσιακές ομοιότητες ανάμεσα στα γενετικά τροποποιημένα ψάρια ζέβρα και στους ανθρώπους με εκφυλιστική νόσο της σπονδυλικής στήλης.

Καθώς τα ψάρια μεγάλωναν, μη φυσιολογικές εναποθέσεις μετάλλων συσσωρεύονταν στους ιστούς που χωρίζουν τους σπονδύλους τους. Η διαδικασία, γνωστή ως μεταλλοποίηση, αφορά τη συγκέντρωση μετάλλων σε ιστούς όπου κανονικά δεν θα έπρεπε να βρίσκονται. Στη σπονδυλική στήλη, η συσσώρευση αυτή μπορεί να κάνει τις δομές, που κανονικά είναι εύκαμπτες, ασυνήθιστα άκαμπτες — σαν να σχηματίζεται ανεπιθύμητο οστό σε λάθος σημείο.

Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης συνένωση των σπονδύλων, κατά την οποία γειτονικοί σπόνδυλοι ενώνονται. Οι αλλαγές αυτές μπορούν να επηρεάσουν τη φυσιολογική ευκαμψία και κίνηση της σπονδυλικής στήλης.

Σημαντικό είναι ότι οι επιστήμονες διαπίστωσαν πως η βλάβη ξεκινούσε πολύ πριν εμφανιστούν οι εναποθέσεις μετάλλων. Ένα υποκείμενο στρώμα, το οποίο παρέχει δομική στήριξη κατά την ανάπτυξη της σπονδυλικής στήλης, άρχιζε πρώτα να διασπάται. Αυτό υποδηλώνει ότι η φθορά αυτού του προστατευτικού πλαισίου μπορεί να ανοίγει τον δρόμο για τη μετέπειτα σκλήρυνση.

Το εύρημα μπορεί να βοηθήσει να εξηγηθεί πώς οι γενετικές αλλαγές πυροδοτούν μια αλυσιδωτή αντίδραση που τελικά βλάπτει τη σπονδυλική στήλη.

Απρόσμενες συνδέσεις με τον μεταβολισμό των λιπών και τη βιταμίνη Α

Για να κατανοήσει τι συνέβαινε σε μοριακό επίπεδο, η ομάδα εξέτασε τα μοτίβα δραστηριότητας των γονιδίων στα ψάρια ζέβρα. Έτσι εντόπισε βιολογικές διεργασίες που είχαν γίνει ασυνήθιστα ενεργές ή είχαν διαταραχθεί καθώς αναπτυσσόταν η εκφύλιση της σπονδυλικής στήλης.

Προέκυψαν αρκετές απρόσμενες συνδέσεις. Οι ερευνητές εντόπισαν αλλαγές στον μεταβολισμό των λιπών, δηλαδή στις διεργασίες μέσω των οποίων ο οργανισμός διασπά, αποθηκεύει και χρησιμοποιεί τα λίπη. Διαπίστωσαν επίσης διαταραχές σε ένα κυτταρικό σύστημα σηματοδότησης που ονομάζεται mTOR και συμβάλλει στη ρύθμιση της ανάπτυξης των κυττάρων, του μεταβολισμού και των αντιδράσεων στα θρεπτικά συστατικά.

Άλλες αλλαγές αφορούσαν τη ρύθμιση των φωσφορικών και τη σηματοδότηση της βιταμίνης Α. Τα φωσφορικά είναι απαραίτητα για τον σχηματισμό των οστών και των δοντιών, όμως όταν συσσωρεύονται σε λάθος ιστούς μπορούν να συμβάλουν σε μη φυσιολογική σκλήρυνση. Η σηματοδότηση της βιταμίνης Α βοηθά στον έλεγχο της ανάπτυξης και της λειτουργίας των κυττάρων.

Συνολικά, τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η εκφύλιση των μεσοσπονδύλιων δίσκων δεν αφορά μόνο τη σταδιακή φθορά των ιστών. Αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα επεξεργάζονται τα θρεπτικά συστατικά, ρυθμίζουν την ανάπτυξη και διαχειρίζονται τα μέταλλα μπορεί επίσης να παίζουν σημαντικό ρόλο.

Φάρμακο για την οστεοπόρωση εμποδίζει τη συσσώρευση μετάλλων στη σπονδυλική στήλη

Μία από τις πιο ελπιδοφόρες ανακαλύψεις προέκυψε όταν οι ερευνητές δοκίμασαν τρόπους περιορισμού των αλλοιώσεων στη σπονδυλική στήλη.

Ένα φάρμακο της κατηγορίας των διφωσφονικών εμπόδισε με επιτυχία τη μη φυσιολογική συσσώρευση μετάλλων στα ψάρια ζέβρα. Τα διφωσφονικά χρησιμοποιούνται ήδη για τη θεραπεία της οστεοπόρωσης, μιας πάθησης κατά την οποία τα οστά εξασθενούν και γίνονται πιο ευάλωτα σε κατάγματα. Τα φάρμακα αυτά συμβάλλουν στην προστασία των οστών επιβραδύνοντας τις διαδικασίες που διασπούν τον οστικό ιστό.

Το εύρημα είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον, καθώς υποδηλώνει ότι μια θεραπεία που χρησιμοποιείται ήδη σε ασθενείς μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη θεραπειών για την εκφύλιση της σπονδυλικής στήλης.

Η ομάδα εντόπισε και άλλες προσεγγίσεις που περιόρισαν τη βλάβη. Τα ψάρια ζέβρα εμφάνισαν λιγότερες συνενώσεις σπονδύλων όταν περιορίστηκε η ποσότητα της τροφής που κατανάλωναν, όπως συνέβη και με τη χορήγηση φαρμάκων που καταστέλλουν τον μεταβολισμό των λιπών.

Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τον μεταβολισμό των λιπών και τη ρύθμιση των φωσφορικών ως πιθανούς σημαντικούς στόχους για μελλοντικά φάρμακα.

Ωστόσο, τα πειράματα έγιναν σε ψάρια ζέβρα και όχι σε ανθρώπους. Θα χρειαστεί περισσότερη έρευνα για να διαπιστωθεί αν οι ίδιοι βιολογικοί μηχανισμοί λειτουργούν στους ανθρώπους και αν η στόχευσή τους μπορεί να αποτρέψει ή να επιβραδύνει με ασφάλεια την εκφύλιση των μεσοσπονδύλιων δίσκων. Τα ευρήματα για τη διατροφή επίσης δεν αποδεικνύουν ότι ο περιορισμός της πρόσληψης τροφής μπορεί να προλάβει τη βλάβη στη σπονδυλική στήλη των ανθρώπων.

Νέες ελπίδες για θεραπείες του χρόνιου πόνου στη μέση

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Communications Biology και υποστηρίχθηκε από το Arthritis UK και το BBSRC.

Η δρ Erika Kague, επικεφαλής της έρευνας στο Ινστιτούτο Γενετικής και Καρκίνου του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου, τόνισε τη δυνητική σημασία του εντοπισμού θεραπειών που στοχεύουν τις υποκείμενες αιτίες της βλάβης στη σπονδυλική στήλη.

«Για δεκαετίες, η χειρουργική επέμβαση ήταν η μόνη πραγματική λύση για τη νόσο των δίσκων. Κατανοώντας τη βιολογία που οδηγεί στη σκλήρυνση της σπονδυλικής στήλης, οι μελέτες μας σε ψάρια ζέβρα δείχνουν αρκετούς τρόπους για να την επιβραδύνουμε, μεταξύ των οποίων και ένα φάρμακο που χρησιμοποιείται ήδη με ασφάλεια σε ασθενείς. Χρειάζεται ακόμη δουλειά, αλλά για μια πάθηση που επηρεάζει ανθρώπους εδώ και γενιές χωρίς να υπάρχει θεραπεία στον ορίζοντα, αυτό είναι εξαιρετικά ενθαρρυντικό».

Τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν ιδιαίτερη σημασία για τα εκατομμύρια ανθρώπων που ζουν με επίμονο πόνο στη μέση και έχουν περιορισμένες επιλογές για να εμποδίσουν την επιδείνωση της κατάστασής τους.

Η δρ Caroline Aylott, επικεφαλής ερευνητικών προγραμμάτων στο Arthritis UK, επισήμανε τα πιθανά οφέλη για τους ασθενείς.

«Για τα 9,5 εκατομμύρια ανθρώπους στο Ηνωμένο Βασίλειο που ζουν με πόνο στη μέση, αυτή η έρευνα φέρνει νέα ελπίδα ότι νέες πιθανές θεραπευτικές προσεγγίσεις βρίσκονται στον ορίζοντα.

«Είμαστε περήφανοι που χρηματοδοτούμε έρευνα η οποία αποκαλύπτει την επιστήμη πίσω από τις διεργασίες που οδηγούν στην εκφύλιση των μεσοσπονδύλιων δίσκων. Ο πόνος στη μέση είναι μία από τις πιο συχνές παθήσεις στο Ηνωμένο Βασίλειο και έχει ταλαιπωρήσει εκατομμύρια ανθρώπους επί γενιές. Η δρ Erika Kague και η ομάδα της στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου αποκάλυψαν σημαντικά γενετικά στοιχεία που θα μπορούσαν να ανοίξουν τον δρόμο για νέες θεραπείες, φέρνοντάς μας ένα βήμα πιο κοντά σε ένα μέλλον όπου λιγότεροι άνθρωποι θα χρειάζεται να ζουν με τον καθημερινό πόνο και τις δυσκολίες που μπορεί να προκαλέσει ο πόνος στη μέση».

Η έρευνα αναδεικνύει επίσης την ευρύτερη αξία της μελέτης βασικών βιολογικών διεργασιών για την κατανόηση ασθενειών που επηρεάζουν μεγάλο αριθμό ανθρώπων.

Ο δρ Jef Grainger, εκτελεστικός διευθυντής για την προώθηση της γνώσης στις βιοεπιστήμες στο BBSRC, δήλωσε:

«Η έρευνα αυτή δείχνει πώς η δημόσια χρηματοδοτούμενη βασική έρευνα στις βιοεπιστήμες μπορεί να παράγει τη γνώση που χρειάζεται για την αντιμετώπιση σημαντικών προκλήσεων στον τομέα της υγείας. Αποκαλύπτοντας νέες γνώσεις για το πώς διαταράσσονται οι φυσιολογικές βιολογικές διεργασίες στην εκφύλιση των μεσοσπονδύλιων δίσκων που σχετίζεται με τη γήρανση, η μελέτη ανοίγει ελπιδοφόρες προοπτικές για την ανάπτυξη μελλοντικών θεραπειών. Είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα του πώς η έρευνα που υποστηρίζεται από το BBSRC συμβάλλει στη μετατροπή των επιστημονικών ανακαλύψεων σε γνώση και καινοτομίες με τη δυνατότητα να βελτιώσουν τη ζωή των ανθρώπων».

Εντοπίζοντας γενετικές και μεταβολικές αλλαγές που συμβάλλουν στη σκλήρυνση της σπονδυλικής στήλης και δείχνοντας ότι ορισμένες βλάβες μπορούν να προληφθούν στα ψάρια ζέβρα, οι ερευνητές άνοιξαν νέους δρόμους για τη διερεύνηση της εκφύλισης των μεσοσπονδύλιων δίσκων.

Για μια πάθηση που επηρεάζει εκατομμύρια ανθρώπους και για την οποία δεν υπάρχει εγκεκριμένο φάρμακο που να σταματά την εξέλιξή της, αυτά τα πρώιμα ευρήματα αποτελούν ένα ενθαρρυντικό σημείο εκκίνησης για την ανάπτυξη θεραπειών που θα μπορούσαν μελλοντικά να προστατεύουν τη σπονδυλική στήλη πριν εμφανιστούν σοβαρές βλάβες.