뼈 세포의 기계적 힘에 대한 반응은 상해와 수리의 균형이다.

[아름이]

뼈 세포의 기계적 힘에 대한 반응은 상해와 수리의 균형이다.

과학자들은 오픈 액세스 저널 eLife 의 한 연구에 따르면 기계적 손상 후 뼈 세포가 스스로를 복구하는 데 사용하는 복잡한 과정을 밝혀냈습니다 .

이 연구는 신체가 모든 종류의 기계적 스트레스에 적응하는 방법에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 간단한 걷기 중에 뼈에 가하는 압력에서 강렬한 운동을하는 동안 경험하는 극한의 힘에 이르기까지입니다.

기계적 환경은 뼈의 건강을 결정 짓는 중요한 요소입니다. 중력과 근육 힘은 신체 활동 중에 해골에 작용하여 힘, 긴장과 압박이 복합적으로 결합합니다. 뼈대의 뼈 세포는 기계적 힘을 뼈의 변형과 변형을 허용하는 복잡한 분자 사슬로 변환함으로써 이러한 압력에 적응합니다. 생물 학자들에 의해 생명의 에너지 통화로 간주되는 아데노신 트리 포스페이트 (ATP)라고 불리는 중요한 분자의 방출과 칼슘의 세포 수준의 증가는 뼈 세포의 기계적 스트레스에 따른 초기 사건으로 알려져 있지만, ATP 릴리스는 아직 해결되지 않았습니다.

"우리 연구의 목표는 기계적으로 자극받은 뼈 세포에서 ATP 방출 메커니즘을 조사하는 것이 었습니다"라고 McGill 대학의 PhD 학생이자 Shriners Hospital for Children - 캐나다의 수석 저자 인 Nicholas Mikolajewicz는 설명합니다. "우리는 뼈 세포막이 칼슘 수치를 높이기 위해 분열 될 필요가 있음을 일찍 깨달았으며, 곧 이러한 상해가 ATP 방출에 어떻게 영향을 미치는지에 관심을 갖게되었습니다."

팀은 기계적 부상으로 ATP가 풀리는 시점을 처음 보았습니다. 3 개의 다른 근원에서 뼈 세포를 사용하여, 그들은 개인적인 세포를 육체적으로 자극하고 ATP 방출이 기계적인 자극 후에 몇 초 안에 생겼다는 것을 발견했다, 그리고 이것은 이웃 세포에있는 칼슘 수준의 증가에 선행했다.

다음으로, 그들은 ATP가 풀려나는 곳을 보았다. 이전에 세포 내 작은 멤브레인 주머니 (vesicle)에서 나온 것으로 제안 되었기 때문에, 그들은 소포와 ATP의 방출을 측정하기 위해 염료의 조합을 사용했습니다. 놀랍게도, 그들은 더 많은 소포가 방출 될수록 기계적 자극 후에 방출되는 ATP가 적다는 것을 발견했다.

이로 인해 팀은 기계적으로 자극 된 ATP 방출이 소포에서 칼슘에 의한 방출보다는 세포막 손상과 관련이 있다고 제안하게되었습니다. 이를 테스트하기 위해 그들은 여러 수준의 손상 후 뼈 세포에서 형광 염료 누출을 관찰했습니다. 이것은 멤브레인의 손상이 가역적이었으며 10 초 만에 수리되었다는 것을 보여주었습니다. 중요하게, 멤브레인의 구멍은 ATP가 빠져 나가는 것을 허용하는 적절한 크기였습니다. 이 가역적 인 손상은 운동 중 경험 한 것과 같은 힘이 정강이 뼈에 적용되었을 때 생쥐의 뼈 세포에서도 나타납니다.

마지막으로 팀은이 멤브레인 수리가 어떻게 이루어지는지를 정확히 관찰했습니다. 그들은 단백질 키나아제 (protein kinase C, PKC)라는 분자를 활성화시킨 칼슘의 유입에 의해 제어되는 작은 소포의 방출이 막 수리에 중요하다는 것을 발견했다. 종합하면, 막 손상으로 인해 세포에서 ATP 유출이 발생하지만 칼슘 및 PKC 의존성 소포로 조절되는 급속 막 복구는 유출 된 ATP의 총량을 제한하고 궁극적으로 뼈 세포의 운명을 결정합니다 .

"우리는 기계적 힘에 적응하기 위해 뼈 세포에 사용되는 새로운 메커니즘을 확립했다."고 McGill 대학의 수석 연구원이자 캐나다의 연구 센터 인 Shriners Hospitals의 연구원 인 Svetlana Komarova는 결론 지었다. "PKC가 이러한 반응을 통제한다는 사실은 우주에서 마비 나 우주 비행사와 같이 변화된 기계적 환경을 경험 한 사람들을 치료할 수있는 가능성을 제시합니다."