Maya Styner показва как диетата с високо съдържание на мазнини, упражненията и лекарствата за диабет могат да променят вътрешността на нашите кости.

мазнините

На твоите кости има мазнини.

Защо? Изследователите не знаят, но имат теории.

Как се стига до там? Те също имат теории за това.

Това лошо нещо ли е тази костна мазнина? Да. Изследователите смятат, че е така. Но понякога, казват те, може да не е толкова лошо.

UNC здравеопазване
Maya Styner

„Това е нова област“, ​​казва Мая Стайнер, асистент в Медицинския факултет на UNC. „Не знаем как точно се произвежда или защо е там, за да започнем. Има много въпроси без отговор. “

Но Styner, ендокринолог, е използвал нов вид образна техника, за да отговори на поне две: какво правят лекарствата за диабет и упражненията - или липсата им - за костните мазнини? И защо това има значение?

Петна и сканирания

Костите ни не са застояли, подобни на скали неща. Те се променят. Костният мозък - тъканта в костите - е пълен с различни видове клетки. И костният мозък също е пълен с мазнини. Количествата на тези клетки и мазнини могат да намаляват или да се увеличават с течение на времето. А производството на мозъчни клетки и мазнини зависи от специфичен тип предшественици, наречени мезенхимни стволови клетки.

„Тези стволови клетки дават началото както на костите, така и на мазнините“, казва Стайнер. „От дълго време в костния свят се смята, че тези стволови клетки произвеждат кости и след това с напредването на възрастта те започват да произвеждат мазнини.“

Тази идея накара изследователите на костите да мислят, че производството на костни мазнини може да играе роля за повишен риск от фрактури на костите при възрастни хора.

Повече от това, ако има повече мазнини, не може ли това да означава, че има по-малко от другите неща в мозъка?

„Това е една от причините, поради които мазнините в мозъка са толкова важни за изследователите на костите“, казва Стайнер. „Костният мозък е източник на кръв, имунни клетки и злокачествени заболявания.“

Wikimedia Commons
Съдържание на костния мозък: различни видове клетки и мазнини

И все пак, тъй като костната мазнина е затворена в костите, не е лесно да се проучи. Измерването на количеството мазнини в костите изисква учените да използват малки костни резени един по един. Тези досадни методи доведоха до смесени резултати, тъй като костните филийки не дават на изследователите ясна картина на цялото количество мазнини в костите. Например, съдържанието на мазнини в костта на едно животно може да се намира на малко по-различно място в различно животно. Това означава, че изследователите ще трябва да изследват стотици костни резени, само за да получат достойна мярка в една кост.

Styner възприе различен подход. Нейният екип измисли как да оцветява мазнините в костите, което позволи на екипа й да изобрази количеството мазнини с помощта на микро-КТ сканиране.

В последната си работа Styner иска да изследва костните мазнини при мишки, хранени с нормална диета, и мишки, хранени с високо съдържание на мазнини. Тогава тя искаше да види какво се е случило със съдържанието на мазнини, когато мишките упражняват усилено.

Като декалцира бедрените кости, за да ги направи по-порести, екипът на Styner може да ги оцвети с осмий, елемент, който се свързва с мастните киселини в липидите. Техниката на оцветяване с осмий, разработена от изследователя от Йейл Марк Хоровиц, позволи на групата на Styner да използва микро-CT сканиране, за да оцвети костните проби въз основа на плътността на осмия. Колкото по-плътно беше петното, толкова повече мазнини присъстваха. (вижте изображението)

Styner установява, че когато нормалните мишки тичат на колело, колкото искат, съдържанието на костна мазнина значително намалява. Съдържанието на костна мазнина в заседналите мишки не се променя.

Нейният екип проведе същия експеримент с мишки, хранени с диета с високо съдържание на мазнини. Костната мазнина на заседналите мишки скочи рязко. Но когато Styner позволи на други затлъстели мишки да спортуват, докато продължават да се хранят с високо съдържание на мазнини, костната им мазнина намаля значително. Всъщност микро-CT сканирането разкрива, че мишките, трениращи с високо съдържание на мазнини, имат само малко повече костна мазнина от нормално хранените, заседнали мишки.

Тези резултати, публикувани в списание Bone, показват как някои части на костите - особено зоните в близост до ставите ни - могат да се променят от седмица на седмица, а не само чрез диета и упражнения.

В друг експеримент екипът на Styner хранеше мишки с лекарството за диабет розиглитазон. „Тези лекарства понижават кръвната захар, но ние показахме, че те значително увеличават мастната тъкан в костите“, казва тя.

Това откритие предоставя доказателства защо лекарството драстично увеличава риска от фрактури на костите. Нещо повече, Styner установи, че когато на мишките, приемащи розиглитазон, им е било позволено да се упражняват толкова, колкото искат, ефектът на костното угояване на лекарството е намален.

Видове мазнини

И все пак остават важни въпроси като: ако има повече костни мазнини, това определено означава ли, че има по-малко от нещо друго - като костния мозък, който движи производството на клетки, участващи в естествената имунна защита на тялото?

„Все още се опитваме да разберем това“, казва Стайнер. „Но не можахме да открием значително намаляване на количеството кост при мишки с високо костно мазнини. Установихме, че упражненията увеличават общото количество кост. “

Също така други проучвания показват, че хората с малко по-висок от средния индекс на телесна маса обикновено имат по-добра костна плътност. „Това е едно от малкото неща в клиничната медицина, при които е добре да имате малко наднормено тегло“, казва Стайнер.

И все пак Styner и други ендокринолози знаят, че популациите от хора с повече костни мазнини съответстват на популациите на хора с по-висок риск от костни фрактури: възрастни хора, хора с диабет, хора, които редовно използват стероиди, и хора с анорексия нервна.

Защо костната мазнина е отличителен белег на анорексията, не е добре разбрано, но човешкото тяло се нуждае от мазнини. При хората с анорексия тялото изглежда намира начин да го създаде. Това наблюдение и откритията на Styner подсказват, че костната мазнина е вид гориво - енергиен източник, подобен на мазнините в мускулите.

„В ранна детска възраст разбираме метаболитната роля на мазнините в костния мозък“, казва Стайнер. „Но толкова много лекарства засягат костите. Стероидите са един от най-широко използваните класове лекарства в света и значително увеличават фрактурите на костите. Известно е също, че стероидите предизвикват мазнини. "

На кратки курсове, като например борба с отровен бръшлян или други остри проблеми, стероидите са ефективни и не излагат костите на риск. Но Styner вижда много пациенти с хронична болка в ставите, които приемат стероиди за дълги периоди от време. Тези пациенти, казва тя, са тези, които страдат по-често от костни фрактури.

„Току-що видях пациент с опустошителна фрактура на тазобедрената става, който е бил на високи дози стероиди“, казва тя. "Почти всяко ревматологично заболяване, лекувано със стероиди, може да доведе до това."

Бъдещето на мазнините

За Styner две бъдещи области я интересуват най-много: покафеняването на бялата мазнина и колко упражнения са полезни.

Така наречената кафява мазнина споделя някои характеристики с мускулите. Например, кафявата мазнина произвежда топлина, защото в нея има много митохондрии. „Кафявата мазнина консумира много повече енергия, отколкото бялата мазнина“, казва Стайнер. За съжаление, кафявата мазнина се открива в малки количества при възрастни; най-често се намира зад нашите лопатки.

„Имаме някои данни, които предполагат, че костните мазнини стават по-кафяви поради розиглитазон“, казва Стайнер. „Това има смисъл, защото лекарството е чудесно за метаболизма. Мазнините, създадени от присъствието на това лекарство, вероятно се различават от костните мазнини, които получавате при богата на мазнини диета или анорексия. " Колко различно? Не знаем. Защо различно? Ние също не знаем това.

И тогава има въпрос за упражнението.

„Мишките са естествени бегачи“, казва Стайнер. „Оставихме тези мишки да тичат колкото искат и те тичаха по цял ден. Сега бихме искали да проучим ефекта от по-малко упражнения. Например за нас би ли могла разходка от две мили всеки ден да намали мазнините в костния мозък с течение на времето? “ Може ли упражнението, еквивалентно на 30-минутно твърдо плуване или час във фитнеса, да намали костната мазнина? Много от нас биха искали да знаят, включително Styner.

„Изобщо не съм бегач“, казва тя. "Боли ме ставите."

Джанет Рубин, професор по медицина в Медицинския факултет на UNC, беше старши автор на статията, публикувана в списание Bone. Други съавтори са изследователите на UNC Уилям Томпсън, Корнелия Гайлор, Гунес Узер, Син Ву, Санджай Кадари, Наташа Кейс, Жихуй Сие, Буер Сен, Андрю Ромен и Мартин Стайнер. Съавтори от SUNY Stony Brook са Габриел Пагноти и Клинтън Рубин. Марк Хоровиц от Йейл също беше съавтор.