Kdo nám krade kostní buňky? Osteoporóza postihuje nejen ženy po menopauze

Měly by nám být celoživotní oporou, přitom se už krátce po dovršení dospělosti po neznatelných krůčcích bortí. Kosti ve vztahu k osteoporóze a také obezitě zkoumá Michaela Tencerová z Fyziologického ústavu AV ČR, jež se před několika dny stala držitelkou prestižního ocenění L’Oréal-UNESCO Pro ženy ve vědě. V aktuálním čísle časopisu A / Věda a výzkum nám pomohla proniknout až „na dřeň“ kosterního systému.

Tajně se vkrádá do života lidí a dlouhá léta se nenápadně činí uvnitř jejich těl. Postižený člověk o ní nemusí mít ani tušení. Až náhle udeří. Přezdívá se jí rovněž tichá epidemie 21. století, v anglické literatuře „silent killer“. Za tichou pachatelku se označuje osteoporóza – řídnutí kostí.

Odhaduje se, že postihuje sedm až deset procent populace – v České republice se tak její výskyt může vyšplhat k milionu obyvatel. Podle předpovědních modelů by osteoporóza končící zlomeninou krčku stehenní kosti mohla za tři desítky let celosvětově trápit až trojnásobný počet lidí než dnes. Není divu, že Světová zdravotnická organizace zařadila chorobu už v roce 1994 mezi prvořadé problémy zdravotnictví.

„Ačkoli kosterní systém nepovažuje většina lidí za důležitý, opak je pravdou. Vždyť po celý náš život drží tělo pohromadě, udržuje postavu vzpřímenou a chrání orgány,“ upozorňuje Michaela Tencerová z Fyziologického ústavu AV ČR, jež před dvěma lety založila laboratoř zkoumající kosti na molekulární úrovni.

Kosti se skládají z kostní dřeně, houbové i hutné části kosti a okostice, jsou protkány nervy, žílami a tepnami.

Že si kostí všímáme jen tehdy, když si nějakou zlomíme, souvisí s tím, že za normální situace nijak nebolí, ani když se v nich dějí převratné změny. Jenže, znáte to – tak dlouho se s džbánem chodí pro vodu, až se ucho utrhne. I v kostech při neřešení na první pohled nijak zjevného problému dochází k dalším a dalším degenerativním procesům, až jednoho dne – bum. S nadsázkou řečeno, člověk se třeba jen zhluboka nadechne nebo klepne rukou do stolu, a už to praská.

Drama mezi buňkami
Abychom pochopili, v čem osteoporóza spočívá, vydejme se na exkurzi do nitra kosti. Vzpomínáte na kreslený seriál Byl jednou jeden život? Pomůže nám s vysvětlením základních principů výstavby kostry. „To, co právě pozorujeme, je fascinující drama – další bitva mezi osteoblasty a osteoklasty,“ říká profesor Globus, představitel červené krvinky, a spolu s dalšími krvinkami sleduje, jak jeden typ kostních buněk – osteoklasty – požírá zrovna postavené stěny z osteoblastů.

Osteoklasty žijí po krátkou dobu, ale pracují rychle, jedna buňka je totiž schopna zlikvidovat práci až 150 osteoblastů. Ročně se vymění asi osm procent celkové kostní hmoty v těle. Je to paradox, ale bez neustálého koloběhu stavění a boření by člověk nemohl růst a jeho tělo by se nedokázalo vypořádat se zlomeninami, s trochou nadsázky by celé zmineralizovalo.

Zhruba po dosažení pětadvaceti až třiceti let se dovršuje etapa růstu a nastává fáze udržování zdravé kostní hmoty. Buňky začínají přirozeně stárnout. V kostech ubývá vápník, snižuje se množství kolagenu, boj osteoklastů s osteoblasty zpomaluje a skelet postupně řídne, ztrácí elasticitu i pevnost. Není to ale změna ze dne na den, tělo si v mládí dokázalo vytvořit pěknou zásobárnu minerálů a je kde brát, i co se týče hustoty kostí.

Jsou však případy, které stárnutí buněk urychlují. Jedním z nich je narušení regulace energetické rovnováhy. „Příkladem jsou ženy či muži s poruchou příjmu potravy, anorektičky a anorektici, ale i lidé trpící potížemi z druhého konce příjmového spektra – obezitou,“ říká Michaela Tencerová.

Množství bílých objektů v mikroskopickém snímku značí míru osteoporózy. Zdravá kost jich má méně.

Hodný a ošklivý tuk
Právě tento fenomén se svým týmem studuje. „Často se hovoří o ‚tukovatění‘ jater, svalů nebo kardiovaskulárního systému, pravda ale je, že pokud má člověk větší příjem energie, než potřebuje, jedním z dalších míst, kam se zbytková energie ukládá, je kostní dřeň,“ vysvětluje vědkyně. A čím větší je akumulace tuku v kostech, tím jsou náchylnější k lámání.

Kostní dřeň je nesmírně důležitá součást skeletu. Uskutečňují se v ní krvetvorné procesy – vznikají zde červené i bílé krvinky – a rodí se tu i již zmínění stavitelé neboli osteoblasty, ale rovněž adipocyty, tedy tukové buňky. „Za jejich vznikem stojí mezenchymální kmenové buňky. Záleží, jakým způsobem jsou aktivovány – jestli dostanou signál vyrábět osteoblasty, anebo adipocyty. V naší laboratoři se proto snažíme odhalovat, jak lze směrovat kmenové buňky, aby se snížila tvorba tukových buněk v kostní dřeni.“

Jak ale molekulární bioložka jedním dechem dodává, představa, že všechny tukové buňky jsou špatné, by byla mylná. Do jisté míry jsou důležitým motorem pro krvetvorbu – jakmile jich je ovšem moc, tělo je nedokáže náležitě recyklovat, ukládá je a to kostem neprospívá. Příkladem „hodné“ molekuly je protein adiponektin, který má ochranné účinky proti neduhům spojeným s obezitou. I pro něj nicméně platí, že strážit dokáže jen do určitého bodu zlomu.

Mýtus: obezita chrání kosti
Dříve se dokonce i v odborných kruzích mělo za to, že obézní lidé si s osteoporózou nemusejí lámat hlavu, obezita prý funguje jako ochranný faktor. Bylo by to logické – tělo se musí nějak vyrovnat s větší hmotností, kterou nese, a tak si kosti „vyztuží“, aby zátěž vydržely.

Michaela Tencerová z Fyziologického ústavu AV ČR (CC)

Podle Michaely Tencerové ale nové poznatky takové závěry zpochybňují, respektive ano, kostní hmoty má obézní člověk více, ale její kvalita je nižší. Osteoklasty se dostatečně rychle neaktivují, příliš pomalu požírají osteoblasty a ty pak mají volné pole působnosti – staví a mineralizují kostní hmotu. Co je na tom špatného? „Jako byste na starou omítku přidávali stále novou a novou barvu – po čase odpadne. Tím, že se v kosti hromadí staré složky, se v podstatě jen zvyšuje její náchylnost k lámání.“

Nabízí se otázka, zda jsou na tom s řídnutím kostí lépe lidé s postavou typu jablko, tedy ti, kterým se tuk ukládá v oblasti břicha, anebo typu hruška s rozložením tuku hlavně v oblasti boků a hýždí. Platí zde totéž co pro další zdravotní rizika obezity: viscerální tuk obklopující orgány v dutině břišní je daleko nebezpečnější.

Naproti tomu tukové polštáře ve spodních partiích produkují více „hodných“ molekul a nejsou až takovým ohrožením, byť je nutno zmínit, že obezita sama o sobě je zdravotním rizikem – spojuje se s ní vysoký tlak, potíže s cholesterolem či cukrovkou.

Paradoxně, ačkoli „hrušky“ nejsou vystaveny tak nebezpečnému náporu lipotoxického prostředí, bývají to hlavně ženy, pro něž je tento tvar postavy typičtější, kdo s osteoporózou bojuje častěji. Klíčovým regulátorem řídnutí kostí je totiž estrogen, primárně ženský hormon. Tělo ho po menopauze produkuje méně.

Mýtus, že hmotnější lidé mají pevnější kosti, je již vyvrácen. Řídnutí kostí čelí hlavně ženy, bez ohledu na typ obezity, což je dáno hormonálními změnami v průběhu života.

A Michaela Tencerová přidává další důvod: „Roli hraje i období před menopauzou – s každým menstruačním cyklem ženy měsíc co měsíc procházejí stresovým obdobím, kdy musejí vytvářet více krve. Tělo prostě dostává více zabrat, když se musí soustředit na hematopoézu.“

Neznamená to ovšem, že muži osteoporózou netrpí, v Česku nemoc postihuje v kategorii nad padesát let asi 15 procent mužů a 33 procent žen. Od sedmdesáti výš to je 39 procent mužů a 47 procent žen.

Jak se dívat dovnitř
Problémem osteoporózy je, že nebolí. Nemocný se o své chorobě nezřídka dozví až s první zlomeninou. Nejčastěji se lámou kosti okolo kyčelního kloubu, v oblasti zápěstí, předloktí a hrudní či bederní obratle. Právě v těchto místech totiž dochází k nárazům či otřesům. Nicméně současně platí, že v různých místech kostní hmota řídne jinak rychle a některé části skeletu kumulují tukové buňky více než jiné.

Problém je, že vnitřek kosti a její složení není snadné detekovat. I proto se vědci – včetně týmu Michaely Tencerové – snaží vytvořit nové metody, které by uměly, pokud možno neinvazivním způsobem, vyhodnotit stav kostní hmoty. Z dostupných zobrazovacích technik se za „zlatý standard“ označuje densitometrie s využitím takzvaného DXA skenu, jenž pracuje na principu rentgenových snímků dvou různých hladin – jedna snímá pevné složky, druhá měkké, tedy též tukové. Dokonalejší obrázek poskytuje magnetická rezonance, která umí měřit i hustotu a složení tukové hmoty v kostech.

Densitometrické vyšetření kosti odhalí úbytek kostní dřeni na úkor tukových buněk.

„Na myších modelech sledujeme, jak složení stravy ovlivňuje kostní metabolismus a jaký vliv na kostní hmotu má zablokování specifických genů při vysokotukové dietě,“ prozrazuje vědkyně, ale přiznává, že nejcennější jsou pro ně vzorky získané biopsií přímo z kostní dřeně pacientů, které mají k dispozici díky spolupráci s některými pražskými klinikami, mohou se tak lépe podívat věci na kloub.

„Můžeme na nich analyzovat vlastnosti mezenchymálních buněk lidí s různými komplikacemi kosti, v inkubátoru buňky pěstujeme a potom se snažíme v různých médiích otestovat, jak se chovají, diferencovat na adipocyty nebo osteoblasty, měříme také jejich růstové funkce či senescenci neboli buněčné stárnutí.“ Šéfka laboratoře věří, že se jim na základě soustavného studia podaří pochopit mechanismy odehrávající se v kostech, a pomoci tak konkrétním pacientům, jež tichá zlodějka noc co noc okrádá o buňky.

Tento článek i další zajímavé texty najdete v časopise A / Věda a výzkum, který vydává Akademie věd ČR.

2/2021 (verze k listování)
2/2021 (verze ke stažení)

Text: Jana Bečvářová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Shutterstock; Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR

Text a fotografie označená (CC) jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu
• I v oddělení biologie nádorů může být sranda, říká Veronika Vymetálková
• Vědci z Akademie věd popsali, jak fungují molekulární nůžky na stříhání RNA
• Vědci odhalili mutace, které spouštějí leukémii. Jejich objev může pomoci léčbě
• Změny v DNA a karcinogenní účinky: I to může odhalit toxikologický inkubátor
• Ječmen „live“: Češi jako první na světě umí živě sledovat dělení jeho buněk
• Ohrožená ňadra: vědci popsali rizikové varianty genu způsobujícího karcinom prsu
• Enzym „ptakopysk“ pomůže s vývojem nových účinnějších antibiotik
• Buňka je polívka se spoustou ingrediencí, říká Roman Pleskot
• Žralok malohlavý zná recept na dlouhověkost, dožívá se více než 400 let