Cilvēka skelets ne tikai notur ķermeni, aizsargā orgānus, ražo jaunas asins šūnas un kalpo kā kalcija krātuve. Jauns pētījums liecina, ka kauli var darboties arī kā sava veida ķīmiska rūpnīca, kas palīdz organismam novecot veselīgāk.

Pētnieki atklājuši, ka mehāniski saspiesti kauli izdala olbaltumvielas, kuras aizsargā citus audus. Tas varētu sniegt jaunu skaidrojumu tam, kāpēc fiziskās aktivitātes palīdz saglabāt veselību arī novecojot.

Kaulu slodze uzlaboja peļu veselību

Pētījumā Ķīnas zinātnieki atkārtoti un saudzīgi iedarbojās uz vecu peļu apakšstilba kauliem. Šāda stimulēšana uzlaboja dzīvnieku spēku, koordināciju un rezultātus atmiņas testos. Peļu vidējais mūža ilgums palielinājās par 9,4% jeb aptuveni 80 dienām.

Pētījumu vadīja Dienvidu Medicīnas universitātes Guandžou zinātnieki. Komanda pētīja osteocītus — kaulu šūnas, kas uztver mehānisku iedarbību. Šīs šūnas izmanto spiedienjutīgu kanālu PIEZO1, lai palīdzētu kauliem pielāgoties fiziskai slodzei.

Pētnieki konstatēja, ka PIEZO1 daudzums laika gaitā samazinās gan peļu, gan cilvēku kaulos. Ja pieaugušu peļu osteocītos šo kanālu ķīmiski iznīcināja, novecošanās pazīmes paātrinājās ne tikai skeletā, bet arī smadzenēs, aknās un muskuļos. Šādas peles dzīvoja īsāku mūžu: mātīšu vidējais mūža ilgums samazinājās aptuveni par 11%, bet tēviņu — par 13%.

Olbaltumviela, kas pārnēsā kaulu signālu

Pēc šiem novērojumiem radās jautājums, vai regulāra spiediena radīšana skeletam, piemēram, fizisku vingrinājumu laikā, varētu mazināt novecošanās pazīmes.

Lai to pārbaudītu, pētnieki izmantoja ierīci, kas anestēzētām pelēm ritmiski radīja nelielu slodzi uz apakšstilba kauliem. Procedūru sāka, kad dzīvnieki bija 20 mēnešus veci — pelēm tas ir salīdzinoši vēls vecums.

Apstrādātajām pelēm ne tikai pagarinājās mūžs. Tām uzlabojās arī cukura līmeņa regulācija asinīs un kaulu struktūra, bet vairākos orgānos samazinājās iekaisuma un šūnu novecošanās jeb senescences marķieri. Ārstēšana padarīja jauneklīgāku arī novecojošo imūnsistēmu, tostarp izraisīja izmaiņas kaulu smadzeņu audos, kas ražo asins šūnas.

Kad pētnieki no apstrādātajām pelēm pārnesa asins plazmu citām vecām pelēm, arī tām parādījās ieguvumi. Tas liecina, ka uzlabojumus izraisīja kāda asinīs cirkulējoša viela.

Viens no daudzsološākajiem kandidātiem bija pigmenta epitēlija izcelsmes faktors jeb PEDF — olbaltumviela, kurai ir aizsargājoša iedarbība uz vairākiem audiem. Kaulu mehāniska stimulēšana palielināja PEDF līmeni asinīs, savukārt šīs olbaltumvielas injekcijas mazināja vairākas novecošanās pazīmes un uzlaboja vecu peļu kognitīvās un fiziskās spējas.

Pētījums vēl nepierāda ietekmi uz cilvēka mūžu

Pētnieki uzsver, ka jaunais pētījums nepierāda — kaulu mehāniska stimulēšana pagarina cilvēka dzīvi, nemaz nerunājot par desmitgadi. Cilvēkiem, kļūstot vecākiem, PEDF daudzums asinīs patiešām ievērojami samazinās, un laboratorijā šī olbaltumviela aizsargā cilvēka skrimšļa šūnas no eksperimentāli izraisītiem bojājumiem. Tomēr ar to nepietiek, lai apgalvotu, ka PEDF līmeņa palielināšana uztur cilvēkus jaunākus.

Pētījuma autori arī nav noskaidrojuši, vai PEDF ir būtisks mehāniski radītās iedarbības nosacījums. Iespējams, nozīme ir arī citām olbaltumvielām, imūnsistēmas pārmaiņām vai šūnu signālu pārneses ceļiem.

Turklāt divas reizes nedēļā veikta viegla slodze uz apakšstilba kaulu nevar aizstāt visu, ko cilvēka organismam sniedz pastaiga, peldēšana vai spēka treniņš. Pētījuma rezultāti tomēr papildina pierādījumus par labu fiziskai aktivitātei arī vecumdienās.

Šie secinājumi papildina arī iepriekšēju pētījumu par maziem implantiem, kas veidoti no pašsaraujošiem muskuļu audiem. Šādi implanti pelēm uzlaboja vielmaiņu, kaulu blīvumu un citus veselības rādītājus, izceļot muskuļu nozīmi ķīmisku signālu radīšanā. Kopā abi pētījumi liecina, ka ķermeņa kustību nodrošinošie audi palīdz ne tikai kustēties, bet arī uzturēt organismu.

Šo signālu izpratne nākotnē varētu palīdzēt cilvēkiem, kuri slimības vai ierobežotas mobilitātes dēļ nespēj pietiekami vingrot. Pētījums publicēts žurnālā Cell Metabolism.