Zaburzenia gospodarki miedzią mogą przyspieszać niszczenie kości

Nadmiar miedzi w komórkach zaburza ich metabolizm, nasila stan zapalny i sprzyja degradacji kości – pokazują najnowsze badania naukowców z Wuhan University. Odkrycia te mogą mieć znaczenie dla leczenia m.in. zapalenia okołowierzchołkowego i osteoporozy.

Procesy zapalne prowadzące do niszczenia kości są poważnym problemem w medycynie – w tym w stomatologii. Nowe badania wskazują, że jedną z kluczowych ról w tym procesie może odgrywać miedź – pierwiastek niezbędny dla organizmu, który w nadmiarze zaczyna jednak działać szkodliwie.

Dlaczego dochodzi do niszczenia kości?

Osteoliza zapalna to proces patologicznego niszczenia tkanki kostnej wywołany przewlekłym stanem zapalnym. Prowadzi do powstawania miejscowych ubytków kostnych, co objawia się m.in. silnym bólem, obrzękiem i ograniczeniem ruchomości.

Proces ten występuje m.in. w reumatoidalnym zapaleniu stawów, osteoporozie czy przewlekłym zapaleniu okołowierzchołkowym, który najczęściej jest następstwem nieleczonej próchnicy, martwicy miazgi lub niedokładnego leczenia kanałowego.

Główną przyczyną osteolizy zapalnej jest nadmierna reakcja układu odpornościowego. Organizm wytwarza wtedy więcej osteoklastów, czyli komórek odpowiedzialnych za niszczenie tkanki kostnej, prowadzących do jej resorpcji.

Miedź – potrzebna, ale tylko w odpowiedniej ilości

Miedź jest pierwiastkiem niezbędnym do prawidłowego budowania kości, ponieważ bierze udział w tworzeniu kolagenu – ich podstawowego składnika. Dlatego naturalnie znajduje się w tkance kostnej. Problem pojawia się wtedy, gdy w komórkach jest jej za dużo. Wtedy zaburza ona sposób, w jaki komórki wykorzystują cukry (glukozę i glikogen) oraz może prowadzić do ich obumierania w specyficznym procesie zależnym od miedzi.

Zjawisko to postanowili zbadać naukowcy z Wuhan University, którzy sprawdzili, co dzieje się w tkankach objętych przewlekłym zapaleniem okołowierzchołkowym. – Coraz więcej badań pokazuje, że sposób, w jaki komórki magazynują i wykorzystują energię, wpływa na działanie układu odpornościowego. Nie do końca jednak wiemy, jak dokładnie te procesy są ze sobą powiązane – powiedział prof. Lu Zhang z Wuhan University, główny autor badania.

Okazało się, że nadmiar miedzi w tkance kostnej blokuje działanie enzymu odpowiedzialnego za magazynowanie energii w postaci glikogenu. W efekcie komórki zaczynają szybciej zużywać zapasy energii, ale jednocześnie tracą zdolność do ochrony przed szkodliwym stresem oksydacyjnym, czyli uszkodzeniami wywołanymi przez reaktywne cząsteczki.

Od uszkodzeń komórek do utraty kości

Badania wykazały, że zaburzenia te prowadzą do większych uszkodzeń komórek i ich obumierania. Co więcej, wpływają także na komórki odpornościowe – mogą one przekształcać się w komórki niszczące kość. Im większy nadmiar miedzi i silniejsze zahamowanie magazynowania energii, tym bardziej nasilony jest proces degradacji kości.

Z drugiej strony naukowcy zaobserwowali, że zastosowanie substancji ograniczającej działanie miedzi pomaga przywrócić prawidłowe funkcjonowanie komórek i zmniejsza niszczenie kości. – Nasze wyniki sugerują, że zarówno miedź, jak i mechanizmy magazynowania energii w komórkach mają wpływ na proces zapalny – dodał prof. Zhang.

Nowe możliwości leczenia

Odkrycia te otwierają nowe perspektywy terapeutyczne. Zamiast jedynie tłumić stan zapalny, w przyszłości możliwe będzie leczenie ukierunkowane na regulację poziomu miedzi w komórkach, przywracanie prawidłowego metabolizmu energetycznego oraz ochronę komórek przed uszkodzeniami.

Takie podejście może okazać się bezpieczniejsze w długotrwałej terapii niż obecne metody, które często osłabiają cały układ odpornościowy. – Lepsze zrozumienie tych mechanizmów może pomóc w opracowaniu nowych metod leczenia chorób takich jak osteoporoza, reumatoidalne zapalenie stawów czy zapalenie okołowierzchołkowe – podsumował prof. Zhang.

Wyniki badania opublikowano w artykule „Cuproptosis promotes inflammatory osteolysis via GYS1-mediated glycogen metabolism” na łamach „International Journal of Oral Science”.

Źródło: https://www.eurekalert.org

https://www.nature.com

– Na pacjenta warto spojrzeć jako na całokształt, nie tylko na jego zęby. Istotna jest współpraca z lekarzami ogólnymi. Nie wszyscy lekarze mają świadomość, jak istotny wpływ mają choroby ogólne na zęby, a także odwrotnie – jak istotny wpływ mają zęby na choroby ogólne. Często nie widzimy tego, by kierowali pacjentów do stomatologa w ramach leczenia – mówi o wyzwaniach w opiece stomatologicznej nad pacjentami obciążonymi chorobami ogólnoustrojowymi dr n. med. Anna Sokołowska, adiunkt w Zakładzie Chorób Błony Śluzowej Jamy Ustnej i Przyzębia Uniwersytetu Medycznego w Łodzi.