Wcześniejsze wykrywanie osteoporozy, będzie możliwe?

Czy nasze kości stają się słabsze czy silniejsze? Ciężko powiedzieć. W tym celu naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie oraz z NASA zdecydowali się podjąć odpowiednie wysiłki, aby sprostać temu medycznemu wyzwaniu. Wyniki badań zostały zaprezentowane w przeglądzie naukowym Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Technika ta została dopracowana tak, iż w nowym badaniu okazała się skuteczniejsza w wykrywaniu utraty kości niż metoda promieni X, którą lekarze posługują się aktualnie. Co więcej, nowa technika jest mniej ryzykowna dla pacjentów. Być może, znajdzie ona teraz zastosowanie w badaniach kliniczych oraz pozwoli na określenie dodatkowych biosygnatur choroby kości, czyli osteoporozy.

Osteoporoza to choroba w której kości stają się coraz słabsze. Profesor na Wydziale Chemii i Biochemii (Department of Chemistry and Biochemistry) oraz w szkole Nauk o Ziemi (School of Earth and Space Exploration) Uniwersytetu Arizona State University, Ariel Anbar, wyjaśnia - osteoporoza zagraża ponad połowie Amerykanów w wieku powyżej 50 lat. Do utraty kości może również dojść w trakcie choroby nowotworowej w zaawansowanym stadium. A zanim zmiany w gęstości kości zostaną odkryte dzięki badaniu rentgenowskiemu, dochodzi do znaczących uszkodzeń. Dodatkowo, z promieniowaniem X wiąże się także ryzyko dla zdrowia. Dlatego uważam, że nasza technika jest lepsza.

Dzięki nowej technice, utrata masy kości jest wykrywana dzięki starannej analizie izotopów chemicznych pierwiastków Calcium, które są naturalnie obecne w moczu. Izotopy są atomami danego pierwiastka i różnią się między sobą swoją masą. W tym badaniu, pacjenci nie muszą przyjmować żadnych sztucznych markerów i nie są narażeni na kontakt z promieniowaniem. A to oznacza, że technika jest wolna od wszelkiego ryzyka.

Doktor Rafael Fonseca, przewodniczący wydziału medycyny w Mayo Clinic w Arizonie, a także specjalista od szpiczaka mnogiego (choroba niszcząca kości), stwierdza - wydaje się, że mamy do czynienia z naprawdę ekscytującą nową techniką. Aktualnie, pierwszym sygnałem dla nas, że rak zaczyna dotykać kości, jest ból. Gdybyśmy mogli chorobę wykryć wcześniej, nie czekając aż pacjenci zaczną cierpieć z bólu, dzięki analizie moczu albo krwi, na pewno moglibyśmy lepiej leczyć chorych. Przede wszystkim tych z grupy wysokiego ryzyka.

Nowa technika robi użytek z faktu dobrze znanego badaczom specjalizującym się w Naukach o Ziemi. Jednakże, fakt ten rzadko jest wykorzystywany w dziedzinie biomedycyny. Chodzi o to, że różne izotopy danego chemicznego pierwiastka mogą reagować w innym tempie. Na przykład, kiedy powstaje kość, lżejsze izotopy wapnia przenikają do kości nieco szybciej niż te cięższe. I to właśnie ta różnica, nazwana „frakcjonowaniem izotopowym”, jest kluczowa dla nowej techniki.

Główna autorka tego badania, doktor Jennifer Morgan wyjaśnia - zamiast izotopów Calcium, spróbuj wyobrazic sobie cukierki. Wszyscy mamy swoje ulubione. Wyobraź sobie wielki stos z cukierków: sześć rodzajów w równych ilościach. Za zadanie masz zrobić swój własny stos cukierkowy, wybierając te słodycze, które chcesz. Może wybierzesz dwa czarne na każdy jeden innego koloru, ponieważ naprawdę lubisz lukrecję. Łatwo jest stwierdzić, jak będzie wyglądał twój cukierkowy stos z przewagą czarnego koloru. Proporcja czarnego do czerwonego albo czarnego do zielonego będzie większa niż w głównym stosie. I tak właśnie się dzieje z izotopami wapnia, kiedy powstają kości. Kość również ma swoje ulubione lżejsze izotopy wapnia i wybiera je przed tymi cięższymi.

Inne czynniki, takie jak niszczenie kości, również mogą wejść do gry, a to oznacza, że ciało ludzkie jest jednak bardziej skomplikowane niż analogia do stosu cukierków. Ale już 15 lat temu, profesor Joseph Skulan, również z Arizona State University, opracował matematyczny model, który przewiduje, że proporcja izotopów wapnia we krwi i moczu powinna być ekstremalnie wrażliwa na mineralną równowagę kości.

- Kości są stale tworzone i niszczone - wyjaśnia profesor Skulan. - U zdrowego, aktywnego człowieka procesy te zachowują równowagę. Ale jeżeli pojawia się choroba, wtedy możemy zaobserwować zmianę w proporcjach izotopów wapnia.

W nowym badaniu udział wzięło 12 zdrowych ludzi, „przykutych do łóżka” na 30 dni w University of Texas Medical Branch, w Instytucie Galveston's Institute for Translational Sciences–Clinical Research Center.

Kiedy człowiek się kładzie z kości dźwigających ciężar jego ciała, takich jak kości kręgosłupa albo kości nóg, jest zdejmowany cały ciężar (tzw. skeletal unloading). W takim przypadku, stan kości zaczyna się pogarszać, ponieważ wzrasta tempo ich niszczenia. Dłuższe okresy leżenia w łóżku powodują utratę kości taką samą, jaka jest obserwowana u pacjentów z osteoporozą oraz u... astronautów.