Влияние мускулатуры на параметры костной ткани

Установлено, что выделяемый мышечной тканью при физических нагрузках белок иризин активно способствует увеличению массы костной ткани и улучшению её характеристик.

Костная ткань является разновидностью соединительной ткани, межклеточное вещество которой пропитано минеральными солями, придающими ей высокую плотность и прочность. Более половины массы костей составляет гидроксилапатит (гидроксиапатит), в молекуле которого присутствуют кальций и фосфор. Формирование костной ткани (остеогенез) происходит благодаря деятельности особых клеток - остеобластов [1]. Они синтезируют специфические межклеточные компоненты (коллаген и гликозоаминогликаны), образующие основу матрикса костей. Ухудшение характеристик костной ткани и уменьшение её массы наблюдается при различных патологических состояниях: эндокринных заболеваниях, гиповитаминозах, болезнях крови, нарушении функции желудочно-кишечного тракта, длительном голодании, белково-энергетической недостаточности, адинамии, приёме некоторых фармацевтических препаратов и т.д. [2,3,4]. Снижение параметров прочности костной ткани резко повышает риск возникновения переломов, в том числе, при незначительных нагрузках и травмах, а, иногда, её самопроизвольную деструкцию.

Давно известно, что интенсивные мышечные нагрузки благотворно влияют на количественные и качественные параметры костной ткани, на её метаболические процессы и общее состояние опорно-двигательного аппарата. Именно поэтому в медицине достаточно широко применяется специальная лечебная физкультура, дающая хорошие результаты в период реабилитации после длительных и тяжёлых заболеваний. Известно также, что снижение физической активности постепенно приводит к прогрессирующему уменьшению массы костной ткани, что особенно наглядно проявляется у спортсменов после завершения их карьеры, а также у космонавтов при длительном пребывании в состоянии невесомости. Вынужденная гиподинамия у больных с повреждённым спинным мозгом и страдающих иными тяжёлыми болезнями обуславливает ощутимую деминерализацию костной ткани, провоцирует повышение её хрупкости со всеми вытекающими из этого последствиями. Аналогичная ситуация наблюдается у людей пожилого возраста и у женщин в период менопаузы.

Хотя невозможно опровергнуть корреляцию между интенсивностью физических нагрузок и плотностью костной ткани, до настоящего времени не удавалось обнаружить механизмов, отвечающих за этого явление. Недавно было идентифицировано вещество, которое продуцируется клетками скелетной мускулатуры в момент выполнения физических упражнений; оно получило название иризин (irisin). Известно, что этот принадлежащий к группе миокинов белок активно влияет на некоторые метаболические процессы (в частности, на биохимические изменения в жировой ткани), однако его биологическая роль до настоящего времени практически не изучена.

Группой учёных из Италии, Норвегии и США под руководством Graziana Colaianni [5] было проведено сложное исследование, направленное на установление особенностей влияния иризина на костную ткань. Для этого лабораторным животным проводились инъекции данного вещества в совокупной недельной дозе 100 мкг/кг массы тела на протяжении одного месяца, после чего детально анализировались метаболические и структурно-функциональные изменения в костной ткани, вызываемые таким воздействием.

В результате проведенного исследования было установлено, что иризин не только активизирует остеогенез, но и ускоряет процесс минерализации костной ткани, прежде всего, её поверхностного (коркового) слоя, способствует расширению окружности надкостницы, повышает прочность кости на изгиб. Кроме этого, стимулирующий формирование костной ткани эффект иризина сопровождается существенным снижением количества остеокластов (клеток, разрушающих компоненты кости).

Таким образом, выявлено раннее неизвестное действие продуцируемого клетками скелетной мускулатуры белка иризина, объясняющее положительное влияние физических нагрузок на массу и свойства косной ткани. Данный факт не только расширяет знания о физиологии и биохимии опорно-двигательного аппарата человека, но и имеет практическое значение для разработки новых методов профилактики последствий гиподинамии и лечения больных с неврологической, эндокринной, травматологической и хирургической патологией.

[1] J. Clin. Invest. 125: (2) 551-562 (2015)
[2] N. Engl. J. Med. 370; 412-420 (2014)
[3] N. Engl. J. Med. 371; 963-964 (2014)
[4] J. Clin. Invest. 125: (8) 3269-3279 (2015)
[5] PNAS. 112: (39) 12157-12162 (2015)
 

Источник: scientific.ru

Биоимпедансометрия для анализа внутренних сред организма (процентное соотношение воды , мышечной и жировой ткани)