Учёные обнаружили гормон, который может решить давнюю биологическую загадку.
Доказать, что вы обнаружили новый гормон — химический сигнал, который направляет поведение в удалённых клетках, часто путешествуя через кровоток — довольно сложно. Чтобы убедиться, нужно подтвердить, где он производится, на какие ткани воздействует и что его можно обнаружить в кровотоке, сказала в интервью для Live Science автор исследования Холли Инграхам (Holly Ingraham), профессор и заместитель председателя кафедры клеточной и молекулярной фармакологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.

«Большинство из них уже открыто, поэтому открытие нового гормона довольно ново, — сказал доктор Сундип Хосла (Sundeep Khosla), врач-учёный из Клиники Мэйо в Рочестере, штат Миннесота, который не участвовал в исследовании. — Они представляют довольно убедительные доказательства того, что это действительно гормон.»
Ранее учёные обнаружили это вещество у млекопитающих, включая человека, отметил Хосла, но они не знали, что это гормон. Новое исследование показывает, что химическое вещество, которое исследователи назвали «материнским мозговым гормоном», перемещается из мозга к клеткам, формирующим кости, где оно помогает строить кости. Эти результаты опубликованы в среду, 10 июля, в журнале Nature.
Этот процесс формирования костей начинается после беременности, когда уровень эстрогена резко снижается, а потребность в кальции из-за начала производства молока взрывается. Обычно эстроген укрепляет кости и предотвращает потерю кальция из них. Поэтому долгое время оставалось неясным, как именно кости сохраняют свою прочность во время грудного вскармливания и быстро восстанавливаются после отлучения от груди.
Новый гормон «добавляет ко всей биологии важный элемент, о котором мы раньше не знали», — рассказал Хосла журналу Live Science. Более того, хотя новый гормон важен в послеродовом периоде, он также может стимулировать рост костей у мужчин, как показали исследователи.
«Этот гормон действует одинаково эффективно как на мужские, так и на женские кости и стволовые клетки скелета, — сказала Инграхам. — Если мы сможем превратить это в терапию, [он] будет работать как у мужчин, так и у женщин.»
Теоретически гормон может помочь ускорить заживление переломов, лечить остеопороз и предотвращать преждевременную потерю костной массы, вызванную медицинскими процедурами.
Поиск гормона
Новое исследование продолжает работы, опубликованные в 2019 году на мышах, где Инграхам и её коллеги нашли способ увеличить плотность и прочность костей до 800%. Этот значительный эффект был достигнут с помощью клеток в гипоталамусе мозга, структуре, отвечающей за производство гормонов. Блокировка эстрогена в определённых клетках гипоталамуса стимулировала рост костей. Однако этот метод сработал только у самок мышей, но не у самцов, что указывает на то, что этот путь существует только у самок.
Исследователи предположили, что когда эстроген отключается, эти клетки женского мозга каким-то образом побуждают организм направлять энергию на растущую кость. Вопрос заключался в том, как эти клетки передают это сообщение? Поэтому в новом исследовании они искали переносимую через кровь молекулу, которая могла бы передать это сообщение.
Эта задача была похожа на поиск иголки в стоге сена, потому что гормоны в крови существуют в «микроскопических количествах», сообщила Инграхам.
Сначала команда подтвердила, что их гормон был обнаружен в крови, используя мышей с заблокированной передачей сигналов эстрогена и, следовательно, с очень плотными костями. Обычные мыши, получившие кровь от этих изменённых мышей, показали значительный рост костей. Команда также трансплантировала стволовые клетки, способствующие росту костей, и целые кости в разные части изменённых мышей; эти трансплантаты также проявили усиленный рост, что указывает на то, что гормон является исключительно мощным и широко распространённым в организме.
Затем команда изучила активность генов в гипоталамусе и обнаружила, что у мышей с большими костями в этих клетках был очень активен специфический ген: CCN3, который кодирует инструкции для белка. (Этот белок, по мнению исследователей, теперь хотят назвать «материнским мозговым гормоном».)
О белке CCN3 известно не так много, но исторически считалось, что он не является гормоном. Предполагалось, что он выполняет свою функцию локально, а не попадает в кровоток, сообщила Инграхам. Тем не менее эксперименты группы указывают на то, что именно этот белок является искомым гормоном.
Это особенно новаторское открытие, потому что гормоны, производимые в гипоталамусе, обычно взаимодействуют с гипофизом — главным железистым органом, прикреплённым к основанию мозга. Гипофиз передаёт сообщения от гипоталамуса организму, но в случае с этим гормоном, производимым гипоталамусом, «сообщения направляются непосредственно к костям», — сказал Хосла.
Команда также продемонстрировала, что у старых мышей этот гормон, стимулирующий рост костей, способен ускорять заживление переломов.
«Когда я увидела данные по восстановлению переломов, я поняла, что это абсолютно реально, — сказала Инграхам. — Просто феноменально, что мы можем взять этих двухлетних мышей-самцов … и увидеть такое восстановление.»
Наконец, учёные показали, что в послеродовом периоде у самок мышей уровень CCN3 естественным образом повышается в их мозге. Если же блокировать этот рост, кости мышей быстро становятся более слабыми во время лактации. Повышение уровня CCN3 у человека требует дальнейшей проверки, сказал Хосла, но данные на мышах указывают на то, что этот гормон играет ключевую роль в поддержании крепких костей во время грудного вскармливания. Однако пока неясно, каким именно образом происходит активация этого процесса в мозге.
«Что такого особенного в этом [послеродовом] периоде, что включает эту штуку в мозге, в этих нейронах? — сказала Инграхам. — Мы не знаем.»
По её словам, для разгадки этой тайны потребуется проделать гораздо больше работы, и в процессе она может просто выявить дополнительные гормоны.