Кости помогут вылечить мужское бесплодие

В Колумбийском университете решают проблему мужского бесплодия через «костный гормон»

Источник: Science Photo

Гормон, выделяемый клетками костной ткани, может влиять на мужскую фертильность – способность к оплодотворению, предполагают ученые из Колумбийского университета. В частности, исследователи показали, что «костный гормон» остеокальцин приводит к повышению уровня тестостерона у самцов мышей и, как следствие, к увеличению их репродуктивных способностей. Специалисты надеются, что их открытие позволит найти наиболее действенный метод борьбы с мужским бесплодием.

Исследователи из медицинского центра Колумбийского университета США решили проверить, есть ли обратная связь между клетками костной ткани и половыми гормонами, то есть способны ли остеобласты как-то влиять на уровень половых гормонов в крови. «Мы подумали, что остеокальцин как-то может повлиять на уровень гормонов. Причем изначально мы считали, что в большей степени он будет воздействовать на женские половые гормоны», – цитирует слова руководителя исследования Джерарда Карсенти (Gerard Karsenty) Nature News.

Роль половых гормонов в развитии костной ткани

Известно, что половые гормоны влияют на развитие костной ткани. В частности, женские половые гормоны прогестагены и мужские андрогены стимулирует деление и развитие остеобластов – «молодых» клеток костей. Особую роль на развитие костей половые гормоны играют в пубертатном периоде, когда особенности формирования скелета напрямую зависят от преобладания женских или мужских половых гормонов.

В предварительном эксперименте ученым удалось показать, что лишение способности клеток костной ткани мышей вырабатывать остеокальцин приводит к снижению уровня тестостерона в их крови. При этом на репродуктивность самок мышей подобное «лишение» не оказывало никакого влияния. Таким образом, самцы гораздо больше подвержены влиянию «костного гормона».

Остеобласты, молодые костные клетки, в процессе созревания превращаются в остеоциты. На рисунке - остеоцит. Источник: Science Photo

Остеобласты

— молодые остеобразующие клетки костей, способные синтезировать межклеточное вещество – так называемый матрикс. По мере накопления этого вещества остеобласты «затвердевают» в нем и становятся остеоцитами – зрелыми клетками костной ткани. Остеобласты также высвобождает особый белок – остеокальцин, который является своеобразным «маркером» формирования кости.

Остеобласты, выделяя белок остеокальцин, способны воздействовать на выработку тестостерона. Источник: Science Photo

Убедившись, что остеокальцин оказывает влияние именно на тестостерон, специалисты провели еще несколько серий экспериментов. Так, в одном из них они выращивали гормонопродуцирующие клетки Лейдига в присутствии остеобластов и других клеток. В итоге оказалось, что костные клетки, в отличие от других, в несколько раз повышают продуктивность и активность клеток Лейдига. Подобные данные позволили ученым утвердиться во мнении относительно того, что костные клетки действительно могут влиять на выработку половых гормонов. Однако, с другой стороны, мог существовать и еще один вариант: гормон, влияющий на концентрацию тестостерона в крови, мог быть вовсе и не костным гормоном, а вырабатываться в тех же самых семенниках.

Клетки Лейдига

— гормонопродуцирующие клетки млекопитающих, расположенные между семенными канальцами в семенниках. Именно в этих клетках производится тестостерон. Также в них образуется небольшое количество женских половых гормонов эстрогенов и прогестинов.

Клетки Лейдига производят тестостерон. Источник: Science Photo

Чтобы исключить вариант вариант выработки гормона половыми железами, исследователи поставили еще один эксперимент, в котором «нокаутировали» («выключили») ген остеокальцина, и посмотрели, как подобное «выпадение» гена повлияет на уровень тестостерона. Для этого клетки Лейдига инкубировали с нормальными и генетическими модифицированными, то есть содержащими «выключенный» ген остеокальцина и, соответственно, не способными его синтезировать, костными клетками. В итоге оказалось, что «клетки-инвалиды» не оказывали никакого влияния на синтез тестостерона. А вот полноценные остеобласты, напротив, в несколько раз «повысили» уровень мужского гормона. Интересно также, что, когда к клеткам Лейдига, находившимся вместе с видоизмененными остеобластами, добавили очищенный остеокальцин, это также повлияло на выработку тестостерона.

Генный нокаут

Один из методов генной инженерии, позволяющих искусственно инактивировать один из генов.

Как показали ученые, ключевую роль в запуске механизма высвобождения дополнительных порций тестостерона играет также рецептор остеокальцина – GPRC6A. При взаимодействии белка остеокальцина с рецептором на поверхности клетки Лейдига происходит активация пути, по которому идет синтез тестостерона. Исследователи предполагают, что лекарства, используемые при лечении костных заболеваний, могут затрагивать эти пути, и, как следствие, влиять на мужские репродуктивные способности.

Схема действия остеокальцина на клетки семенников - клетки Лейдига. Источник: Журнал Cell

Кстати, ранее этими же исследователями было показано, что костная ткань может быть задействована и в выработке инсулина. «Все этого указывает на то, что остеокальцин может являться универсальным гормоном. Он, конечно, не влиял на продолжительность жизни мышей, но качество их жизни значительно улучшал», – говорит Джерард Карсенти.

Ученые заявляют, что полученные ими результаты помогут разработать наиболее действенные методы борьбы и с мужским бесплодием у человека.


Юлия Синяева
gzt.ru