Eine bahnbrechende Studie hat ein Schlüsselprotein identifiziert, das es den Knochen ermöglicht, auf körperliche Aktivität zu reagieren, auch ohne tatsächliche Bewegung. Forscher der Universität Hongkong (HKUMed) haben herausgefunden, dass ein Protein namens Piezo1 als „Trainingssensor“ im Knochenmark fungiert und bei Aktivierung das Knochenwachstum auslöst. Diese Erkenntnis öffnet die Tür für mögliche Behandlungen, die die Vorteile von Bewegung für Personen nachahmen, die nicht in der Lage sind, sich körperlich zu betätigen, wie etwa ältere Menschen, bettlägerige Patienten oder Menschen mit chronischen Krankheiten.
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Das Problem: Altersbedingter Knochenschwund
Osteoporose und altersbedingter Knochenschwund sind weltweit große Gesundheitsprobleme. Etwa ein Drittel der Frauen und ein Fünftel der Männer über 50 erleiden aufgrund geschwächter Knochen einen Bruch. Die Erkrankung betrifft weltweit Millionen Menschen und führt zu chronischen Schmerzen, eingeschränkter Mobilität und einer Belastung der Gesundheitssysteme. In Hongkong sind fast die Hälfte der Frauen und 13 % der Männer über 65 Jahre betroffen.
Mit zunehmendem Alter nimmt die Knochendichte ab, da Knochenmarksstammzellen vom Aufbau von Knochengewebe zur Fettansammlung übergehen. Dieses Fett verdrängt gesunde Knochen und beschleunigt den Abbau. Aktuelle Behandlungen basieren häufig auf körperlicher Aktivität, was für gefährdete Patienten nicht immer eine Option ist.
Wie Piezo1 als Bewegungssensor des Körpers funktioniert
Die in Signal Transduction and Targeted Therapy veröffentlichte Studie identifizierte Piezo1, ein Protein auf der Oberfläche von Knochenmarkstammzellen, als entscheidenden Zusammenhang zwischen körperlicher Kraft und Knochengesundheit. Bei Aktivierung durch Bewegung reduziert Piezo1 die Fettansammlung und fördert die Knochenbildung.
Experimente mit Mäusen und menschlichen Zellen zeigten, dass Stammzellen ohne Piezo1 eher fett werden und Entzündungssignale (Ccl2 und Lipocalin-2) das Knochenwachstum zusätzlich behindern. Durch das Blockieren dieser Signale konnte der Schaden teilweise rückgängig gemacht werden.
Nachahmung körperlicher Betätigung durch Drogen
„Wir haben im Wesentlichen entschlüsselt, wie Bewegung auf molekularer Ebene zu stärkeren Knochen führt“, sagte Professor Xu Aimin, der leitende Forscher der Studie. Die Aktivierung des Piezo1-Signalwegs könnte dem Körper chemisch vorgaukeln, dass er trainiert, selbst wenn keine Bewegung stattfindet.
Dieser Durchbruch legt die Entwicklung von „Trainingsmimetika“ nahe – Medikamenten, die Piezo1 dazu anregen, die Knochenmasse bei Personen aufrechtzuerhalten, die nicht in der Lage sind, Sport zu treiben. Dr. Wang Baile, einer der Leiter der Studie, betonte den potenziellen Nutzen für gebrechliche, verletzte oder chronisch kranke Patienten.
Zukünftige Anwendungen und Zusammenarbeit
Das Forschungsteam arbeitet nun daran, diese Erkenntnisse in klinische Therapien umzusetzen. Mitarbeiter des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und anderer Institutionen betonen die Möglichkeit umfassenderer Anwendungen über die Physiotherapie hinaus.
Die Studie wurde von mehreren Finanzierungsquellen unterstützt, darunter dem Research Grants Council, dem Health and Medical Research Fund of Hong Kong und nationalen Programmen in China und Frankreich.
Diese Entdeckung stellt einen bedeutenden Schritt zur Prävention osteoporosebedingter Frakturen und zur Verbesserung der Lebensqualität gefährdeter Bevölkerungsgruppen dar, indem sie eine potenzielle Alternative zu herkömmlichen, auf körperlicher Betätigung basierenden Behandlungen darstellt.
