この発見により、骨は動かさずに運動から恩恵を受けることができる可能性がある

研究チームは、特定のタンパク質が体内の「運動センサー」として機能し、骨が身体の動きに反応できるようにしていることを発見した。この洞察は、運動の利点を再現する医薬品を開発する可能性を開き、骨折のリスクが高い高齢者、寝たきりの患者、慢性疾患を持つ個人に新たな希望をもたらします。研究結果は雑誌に掲載されました シグナル伝達と標的療法。

「骨粗鬆症と加齢に伴う骨量減少は世界中で何百万人もの人々に影響を与えており、高齢者や寝たきりの患者はしばしば骨折や自立の喪失を起こしやすくなります」と、この研究を主導したHKUMedの臨床医学大学院医学科主席教授で製薬バイオテクノロジー国家重点研究所の所長であるXu Aimin教授は述べた。 「現在の治療は身体活動に大きく依存しており、多くの患者はそれを行うことができません。運動の利点を分子レベルで再現する方法を見つける前に、運動や運動をすると骨がどのように強化されるのかを理解する必要があります。この研究はその目標に向けた重要な一歩です。」

なぜ加齢とともに骨量の減少が深刻になるのか

骨粗鬆症による骨折は、世界的に広く蔓延している健康問題です。世界保健機関によると、50 歳以上の女性の約 3 人に 1 人、男性の 5 人に 1 人が骨の弱体化により骨折を経験します。香港では高齢化の影響が特に大きく、65歳以上の女性の45％、男性の13％が骨粗鬆症に罹患している。これらの骨折は長期的な痛み、可動性の低下、自立の喪失を引き起こすことが多く、同時に医療システムに大きな負担を与えます。

年齢を重ねると、骨は自然に密度を失い、多孔質になります。骨髄内には間葉系幹細胞があり、骨組織または脂肪細胞に成長することができます。これらの細胞は、動きや圧力などの物理的な力に強く反応します。しかし、時間が経つにつれて、加齢によりこのバランスが変化し、より多くの幹細胞が骨ではなく脂肪細胞に変化します。

脂肪が骨髄内に蓄積すると、健康な骨組織が圧迫されてしまいます。このプロセスにより骨がさらに弱くなり、現在の治療法では元に戻すのが難しい劣化のサイクルが生まれます。

Piezo1 は骨の運動センサーとして機能します

研究者らは、マウスモデルとヒト幹細胞を用いた実験を通じて、骨髄の間葉系幹細胞の表面に位置するPiezo1と呼ばれるタンパク質を特定した。このタンパク質は機械センサーとして機能し、運動や運動中に発生する物理的な力を検出します。

マウスの身体活動によって Piezo1 が活性化されると、骨髄内の脂肪の蓄積が制限され、新しい骨の形成が促進されます。タンパク質が存在しない場合は、その逆のことが起こります。幹細胞は脂肪細胞になる可能性が高く、骨量の減少が促進されます。また、Piezo1 の欠如は炎症シグナル (Ccl2 およびリポカリン 2) の放出を引き起こし、これにより幹細胞がさらに脂肪生成に向けて推進され、骨の成長が妨げられます。これらの信号をブロックすると、より健康な骨の状態を回復できることが示されています。

動けない人のための模倣運動

「私たちは、体がどのように動きをより強い骨に変換するかを本質的に解読しました」とシュー・アイミン教授は語った。 「私たちは、分子運動センサーである Piezo1 と、それが制御するシグナル伝達経路を特定しました。これにより、介入の明確なターゲットが得られます。Piezo1 経路を活性化することで、運動の利点を模倣することができ、動きがない場合でも、効果的に体をだまして運動していると思い込ませることができます。」

同学部の研究助教授で研究の共同リーダーであるワン・バイレ博士は、脆弱な人々にとっての研究結果の重要性を強調した。 「この発見は、虚弱、怪我、または慢性疾患のために運動できない高齢者や患者にとって特に意味があります。私たちの発見は、骨量の維持と自立を支援するためにPiezo1経路を化学的に活性化する薬物である『運動模倣薬』の開発への扉を開きます。」

フランス国立科学研究センター分子細胞薬理学研究所のチームリーダーであり、研究の共同リーダーでもあるエリック・オノレ教授は、より広範な潜在的な影響を強調した。 「これは、従来の理学療法を超えた有望な戦略を提供します。将来的には、標的を絞った治療を通じて運動による生物学的利点を提供できる可能性があり、それによって寝たきりの患者や運動能力が制限されている患者などの脆弱なグループの骨量減少を遅らせ、骨折のリスクを大幅に軽減できる可能性があります。」

新しい骨粗鬆症治療に向けて

研究チームは現在、これらの発見を臨床応用に応用することに重点を置いています。彼らの目標は、骨の強度を維持し、高齢者や寝たきりの人々の生活の質を向上させる新しい治療法を開発することです。

この共同研究は、HKUMed医学部薬学バイオテクノロジー州重点研究所のシュー・アイミン教授、内分泌代謝学のロージー・TT・ヤング教授、教授兼所長、研究助教のワン・バイレ博士が共同主導した。このプロジェクトには、分子細胞薬理学研究所、フランス国立科学研究センター（CNRS）、コートダジュール大学（UniCA）、およびフランス国立保健医療研究研究所（Inserm）のエリック・オノレ教授も参加しました。彼はHKUMedの薬理学・薬学部の客員教授でもあります。

この研究は、分野オブエクセレンス制度および研究助成評議会の一般研究基金によって支援されました。中華人民共和国香港特別行政区政府衛生局管轄の健康医学研究基金。中国の国家重点研究開発プログラム。中国国家自然科学財団。ヒューマンフロンティアサイエンスプログラム。フランス国立研究機関。フランス財団;医療研究財団;マカオ科学技術開発基金。