Sammenhenger mellom regulering av bein og fettmetabolisme

Sammenhenger mellom regulering av bein og fett metabolismeBeinskjørhet (osteoporose) og overvekt er to sykdommer som har voksende omfang, og som har blitt store helseproblemer. Disse to sykdommene hare flere genetiske og miljømessige faktorer felles, og det er derfor foreslått at det eksisterer en sammenheng mellom bein og fett metabolisme.Skjelettet til et voksent individ omformes kontinuerlig i en nøye regulert prosess, for å opprettholde formen, kvaliteten og størrelsen til beina. Remodellering medfører at 5-10 % av skjelettet byttes ut hvert år. Både fettceller (adipocytter) og osteoblaster (celler som danner bein), stammer fra mesenkymale stamceller (MSC). Disse kan utvikle seg til en rekke ulike celletyper. Hvorvidt de differensieres til fettceller eller osteoblaster i beinmargen, påvirkes av ulike hormoner, proteiner og transkripsjonsfaktorer, men reguleringen av disse prosessene er komplekse og ikke fullt ut kartlagte: Kompleksiteten forsterkes av at det er stor grad av omforming mellom fettceller og osteoblaster. Adipokiner er en heterogen gruppe cytokiner og homoner som først ble oppdaget i, eller som hovedsaklig lages av, fettceller. Vi har funnet at resistin, i likhet med andre adipokiner som leptin og adiponectin, uttrykkes av og påvirker beinceller, og disse funnene tyder på at resistin også kan påvirke reguleringen av bein-remodelleringen. Peroxisom proliferator-reseptorer (PPAR) finnes som tre hovedtyper, alpha, beta/delta og gamma, og er en gruppe kjernereseptorer. Fibrater er medikamenter som benyttes i behandling av hyperlipidemia,og aktiverer PPARalpha reseptorer. Thiazolidinedioner (TZD) benyttes til behandling av diabetes type 2, og aktiverer PPARgamma. PPARgamma er også som er kjent som en nøkkelregulator av fettcelledannelse. Vi finner at PPARalpha aktivatoren fenofibrate og PPARgamma aktivatoren pioglitazone, har motsatt effekt på skjelettet i både normale rotter, og rotter som har lavt østrogen pga fjernede eggstokker. PPARalpha aktivatoren fenofibrate økte beinmineraltettheten i knoklene, mens PPARgamma aktivatoren pioglitazone medførte tap av bein, i tillegg til dårligere styrke og struktur av beina. Studier med cellelinjer fra mennesker og mus, viser også at disse medikamentene gir motsatt effekt. Det er vist at faktorer som er kjent for å inngå i den sentrale reguleringen av energimetabolismen, som leptin og neuropeptidet serotonin, også kan påvirke beinceller direkte via sirkulasjonen. Vi viser at fettceller, i likhet med osteoblaster, har et funksjonelt system for reseptor-aktivering, re-opptak og produksjon av serotonin. Både lang og kort behandling med serotonin til rotter medfører vekttap, nedsatt nivå av leptin i blodet og endring av gen-uttrykket i fettvevet. Dette tilsier at serotonin kan regulere rekruttering og funksjon til fettceller direkte, og ikke bare via sentralnervesystemet som tidligere antatt. Fettceller og osteoblaster synes begge å være delvis regulert av både serotonin og leptin via sentralnervesystemet så vel som via direkte perifere effekter, noe som bidrar til å bekrefte antagelsen om en sterk sammenheng mellom fett og bein metabolisme.