Zaskakujący wpływ kości na męską płodność

Osteokalcyna, hormon wytwarzany w kościach i regulujący proces ich odbudowy, wpływa na męską płodność - o zaskakującym odkryciu, w którym brała udział para młodych polskich naukowców, Grzegorz i Olga Sumarowie, informuje pismo "Cell".

Odkrycie to może zaowocować nowymi metodami leczenia męskiej niepłodności oraz innych schorzeń związanych z niedoborami testosteronu - uważają autorzy pracy.

"Nasze badania na myszach pokazały, że osteokalcyna, hormon wydzielany przez kości, a dokładniej przez komórki odpowiadające za budowanie tkanki kostnej - osteoblasty, zwiększa wydzielanie testosteronu w jadrach" - wyjaśnił PAP dr Grzegorz Sumara, który pracuje obecnie w Centrum Medycznym Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku pod kierunkiem prof. Gerarda Karsenty'ego. Główną rolą tego męskiego hormonu jest regulacja produkcji plemników i płodności samców.

W doświadczeniach na genetycznie zmodyfikowanych myszach, które pozbawiono genu odpowiadającego za produkcję osteokalcyny, naukowcy dowiedli, że hormon ten jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania męskiego układu rozrodczego. "Samce pozbawione osteokalcyny miały zmniejszony poziom testosteronu, mniejszą liczebność plemników i obniżoną płodność" - zaznaczył dr Sumara.

PŁODNOŚĆ W MĘSKICH KOŚCIACH

Dotychczas badacze zdawali sobie sprawę z wpływu narządów płciowych oraz wydzielanych przez nie hormonów - estrogenu u kobiet i testosteronu u panów - na wzrost i gęstość kości. Estrogen jest jednym z hormonów najsilniej kontrolujących te procesy. Gdy jajniki kobiet po menopauzie przestają go produkować masa kostna stopniowo się zmniejsza i wzrasta ryzyko osteoporozy, schorzenia niszczącego kości.

[

]( #opinions )

"Wychodząc z prostego założenia, że komunikacja pomiędzy dwoma narządami naszego organizmu jest rzadko jednokierunkowa zadaliśmy sobie pytanie, czy szkielet reguluje układ rozrodczy" - tłumaczy dr Sumara.

Mając na względzie silny wpływ estrogenu na kości badacze podejrzewali, że odwrotna zależność jest bardziej prawdopodobna u słabszej płci. Doświadczenia przyniosły jednak sporą niespodziankę. Okazało się, że kości faktycznie kontrolują płodność, ale wyłącznie męską.

Gdy osteokalcynę dodano do hodowli komórek, które odpowiadają w jądrach za produkcję testosteronu (tzw. komórki Leydiga), zaczęły one wydzielać zwiększone ilości męskiego hormonu. Osteokalcyna nie pobudzała jednak produkcji estrogenu w jajnikach.

Wstrzyknięcie jej zwykłym samcom powodowało u nich wzrost stężenia testosteronu krążącego we krwi.

Ponadto, zmodyfikowane genetycznie osobniki męskie, które nie wytwarzały osteokalcyny, rzadziej płodziły potomstwo i było ono o połowę mniej liczne niż w przypadku typowych samców. Stwierdzono u nich również niższe stężenie testosteronu we krwi, mniejsze rozmiary jąder i spadek liczebności plemników (dwukrotnie więcej komórek rozrodczych ginęło w procesie samobójczej śmierci, tzw. apoptozy).

Natomiast samice nieprodukujące osteokalcyny nie miały zmian w poziomie estrogenów oraz morfologii i strukturze narządów płciowych.

Dalsze badania wykazały, że u samców, które nie wytwarzały osteokalcyny, komórki Leydiga wytwarzały znacznie mniej enzymów regulujących syntezę testosteronu.

Naukowcom udało się też zidentyfikować w komórkach Leydiga z jąder typowych samców receptor, za pośrednictwem którego osteokalcyna stymuluje produkcję testosteronu. Jest nim białko oznaczone symbolem Gprc6a. Na genetycznie zmodyfikowanych samcach badacze wykazali, że osobniki pozbawione tego receptora mają obniżony poziom testosteronu oraz zmniejszone zdolności rozrodcze.

Receptora tego nie znaleziono natomiast w jajnikach.

SZANSA DLA NIEPŁODNYCH

"Wydaje się, że opisane mechanizmy mogą dotyczyć również ludzi. Podobnie jak u myszy, ludzkie osteoblasty wydzielają osteokalcynę. Ponadto, receptor osteokalcyny jest obecny na powierzchni komórek produkujących testosteron w jądrach ludzkich. W dodatku większość układów hormonalnych działa niemal w identyczny sposób u ludzi i u myszy" - wyjaśnia dr Sumara.

[

]( #opinions )

Zdaniem autorów pracy, jeśli wpływ osteokalcyny na syntezę testosteronu zostanie potwierdzony również w badaniach na mężczyznach to prawdopodobnie można będzie wytłumaczyć wiele niezrozumiałych przypadków niepłodności wśród panów. Już teraz naukowcy mogą zacząć poszukiwania mutacji w genie kodującym osteokalcynę lub jej receptor u mężczyzn, którzy nie mogą doczekać się potomka.

"Nasze badania mogą zaowocować w przyszłości rozwojem terapii wspomagającej leczenie bezpłodności u mężczyzn, jak również innych schorzeń wywołanych niedoborami testosteronu" - komentuje dr Sumara.

Z tego punktu widzenia szczególnie istotne jest zidentyfikowanie receptora osteokalcyny, co może ułatwić produkcję substancji chemicznych specyficznie wiążących się do niego i działających podobnie jak osteokalcyna.

"Wiemy, że produkcja osteokalcyny zmniejsza się wraz z wiekiem, co jest związane ze zmniejszaniem się liczby komórek budujących tkankę kostna. W dodatku poziom testosteronu, jak i płodność mężczyzn obniża się dramatycznie podczas procesu starzenia się. Potencjalna terapia zastępująca obniżający się poziom osteokalcyny, choć nie zatrzyma procesu starzenia, mogłaby pomoc w leczeniu jego skutków" - uważa dr Sumara.

PRACOWITE KOŚCI

W przyszłości naukowcy planują bardziej szczegółowo wyjaśnić mechanizm, na drodze którego osteokalcyna pobudza wytwarzanie testosteronu.

Chcieliby też zrozumieć, dlaczego tkanka kostna reguluje płodność męską, a nie wpływa na płodność samic. "Wydaje mi się, że może to mieć proste ewolucyjne wytłumaczenie - ocenia dr Sumara. - Kości słabną np. w okresach niedożywienia organizmu i lepiej, aby w takim stanie samiec nie miał wysokiego poziomu testosteronu i nie próbował walczyć z silniejszymi od siebie o samice. Takie walki u wielu gatunków zwierząt kończą się tragicznie, zatem lepiej jest poczekać do następnego sezonu rozrodczego, a w międzyczasie się wzmocnić".

Jak ocenia badacz, możliwe też jest, że inne komórki w kościach wydzielają jakiś jeszcze niezidentyfikowany hormon, który będzie specyficznie regulował żeński układ płciowy.

Naukowcy liczą, że dalsze prace przyniosą jeszcze wiele zaskakujących odkryć na temat roli tkanki kostnej w organizmie.

[

]( #opinions )

Kości były do niedawna uważane za zbiór bezwładnych zwapniałych pałek - przypominają autorzy pracy. Ale w ciągu ostatniej dekady naukowcy odkryli ich bardziej dynamiczną naturę oraz ważną rolę, jaką pełnią w regulacji procesów fizjologicznych w organizmie. Z wcześniejszych badań zespołu prof. Karsenty'ego wynika, że są one narządem endokrynnym (tj. czynnym hormonalnie), który reguluje przemianę materii u myszy i ludzi. Badacz wraz ze współpracownikami wykazał, że osteokalcyna kontroluje wydzielanie insuliny, wpływając w ten sposób na metabolizm glukozy i masę ciała.

Joanna Morga (PAP)/PFi