Segregado sinalizando a proteína chamou o segredo de Wnt10b às drogas novas para impedir ou tratar a osteoporose

Pular construções altas em um único limite pode ser inadmissível, mas o “supermice genetically projetado” no laboratório de Ormond MacDougald na Faculdade de Medicina da Universidade do Michigan é definida mais forte do que a média. Com massa do osso até quatro maiores ratos do que ordinários das épocas, estes animais da pesquisa podiam guardarar o segredo às drogas novas para impedir ou tratar a osteoporose e outras doenças humanas.

O segredo parece ser um Wnt10b chamado proteína de sinalização segregado. Sabido para inibir a revelação do tecido adiposo nos ratos, Wnt10b igualmente estimula o crescimento de pilhas de osso, de acordo com um estudo novo que seja publicado o 21 de fevereiro na edição adiantada em linha das continuações da Academia Nacional das Ciências.

Os “níveis elevados de expressão de Wnt10b na medula aumentaram directamente a massa do osso e densidade em nossos ratos experimentais,” diz Ormond A. MacDougald, Ph.D., professor adjunto da fisiologia molecular e integrative na Faculdade de Medicina do U-M. “Esta é a primeira identificação de uma proteína específica da sinalização na família de Wnt que regula a formação do osso.”

Wnt10b é uma de uma família de 19 proteínas relativas. Wnts (pronunciado “wints”) regula as mudanças complexas que ocorrem enquanto um embrião se torna. Uma etapa neste processo determina o destino das pilhas primitivas chamadas células estaminais mesenchymal.

“Na medula, as células estaminais mesenchymal têm o potencial transformar-se ou pilhas gordas chamadas adipocytes ou osso-formando as pilhas chamadas osteoblasts,” MacDougald diz. “Nos animais adultos, incluindo seres humanos, há um relacionamento recíproco entre o osso e a gordura da abóbora. Nossa pesquisa indica que o sinal de Wnt10b obstrui o caminho da pilha gorda e estimula o caminho do osteoblast, que significa menos gordo e mais osso.”

Para estudar o efeito da expressão genética de Wnt10b na revelação do tecido, a equipa de investigação de MacDougald criou uma seqüência artificial do ADN chamada um transgene que liga Wnt10b ao promotor FABP4, que é expressado no tecido adiposo e na medula. Os cientistas do U-M injectaram o ADN do transgene em ovos fertilizados do rato, e produziram então os ratos que herdaram o gene novo para criar os animais transgénicos usados em sua pesquisa.

Kurt D. Hankenson, D.V.M., Ph.D., um professor adjunto do U-M da cirurgia ortopédica e da medicina animal de laboratório, e Christina N. Bennett, um aluno diplomado do U-M e primeiro autor do papel de PNAS, usou uma tecnologia chamada tomografia micro-automatizado para fazer a varredura dos ossos do fémur (pé) dos ratos que herdaram a combinação do gene de FABP4-Wnt10b e os comparam às varreduras dos ratos normais.

Bennett e Hankenson descobriram que os fémures dos ratos transgénicos tiveram quase quatro vezes mais osso, e foram mecanicamente mais fortes do que os fémures dos ratos do controle. (Nota aos editores: Uma imagem que mostra a comparação da varredura do fémur está disponível.)

“Era um momento muito emocionante a primeira vez que nós vimos varreduras mostrar a massa aumentada do osso em ratos transgénicos,” Bennett diz. “Visualmente, nós não vemos nenhuns efeitos secundários anormais no osso dos ratos transgénicos. Suas revelação e morfologia parecem ser completamente normais.”

A perda de osso torna-se frequentemente com envelhecimento, mas os ratos transgénicos de Wnt10b mantiveram seus níveis elevados de massa do osso até a idade avançada madura de 23 meses, quando o estudo foi concluído.

A deficiência da hormona estrogénica nas fêmeas é uma outra causa comum da perda do osso. Quando os cientistas do U-M removeram os ovário dos ratos normais no estudo, desenvolveram a densidade do osso e o volume minerais reduzidos do osso. Mas as fêmeas de Wnt10b não mostraram nenhuma perda do osso depois que seus ovário foram removidos. “Porque os ratos transgénicos têm o osso mais trabecular, ou o osso dentro da cavidade de abóbora, para começar com, são protegidos dobro da perda usual de densidade do osso devido à deficiência da hormona estrogénica,” MacDougald adiciona.

Para confirmar que Wnt10b era a chave à formação aumentada do osso, Bennett e Hankenson fizeram a varredura dos ossos de uma tensão dos ratos do laboratório que não tiveram um gene para Wnt10b. Faltando a capacidade para produzir a proteína de Wnt10b em pilhas da medula, estes ratos mandaram 30 por cento mais baixo desossar o volume e desossar a densidade mineral do que ratos normais.

Usando a análise do PCR de pilhas de Wnt10b-expressing na medula, MacDougald encontrou níveis elevados de colagénio e de fosfatase alcalina, e expressão dos factores da transcrição que giram sobre genes envolveram na formação do osso.

Bennett descobriu um outro indício importante quando encontrou que a expressão de Wnt10b fechou a actividade de um gene chamado a PPAR-gama, que é exigida para a revelação dos adipocytes ou de pilhas gordas. “Sugere-a que o papel de Wnt10b possa ser obstruir a PPAR-gama, revelação de deslocamento do caminho do adipocyte ao caminho do osteoblast,” diz.

Na pesquisa futura, MacDougald espera desembaraçar o mecanismo molecular para o efeito da osso-construção de Wnt10b. “É não somente uma pergunta científica importante, é importante para a compreensão e tratamento do potencial da osteoporose e de outras doenças humanas,” diz. “Agora, há uma necessidade para drogas no mercado de estimular a formação nova do osso. Poder activar a sinalização de Wnt na medula e os osteoblasts pôde ajudar a impedir a perda de osso associada com o envelhecimento ou a menopausa.”

A pesquisa foi financiada pelos institutos de saúde nacionais, da pesquisa do diabetes do U-M e do centro de aprendizado, do centro de núcleo do U-M para desordens osteomusculares, e do núcleo do mutante de choque de Nathan e o transgénico do roedor. As bolsa de estudo a Christina Bennett eram da engenharia e da regeneração do tecido que treinam Grant e a bolsa de estudo fisiológico americana do porteiro da sociedade. Kenneth Longo foi apoiado por uma bolsa de estudo pos-doctoral mentor-baseada da associação americana do diabetes.

Os ratos experimentais usados no estudo foram produzidos na facilidade modelo animal transgénica do núcleo do U-M. A Universidade do Michigan arquivou para a protecção da patente no rato transgénico de Wnt10b.

Os colaboradores adicionais no estudo incluem Kenneth A. Longo, Ph.D., um research fellow anterior no laboratório de MacDougald que é agora um companheiro pos-doctoral na escola do U-M de odontologia; Wendy S. Wright, investigador associado; Larry J. Suva, Ph.D., centro para a pesquisa ortopédica, universidade de Arkansas para ciências médicas; e Timothy F. Pista, Ph.D., centro detalhado do cancro de Jonsson, University of California, Los Angeles, que desenvolveu o rato do nocaute de Wnt10b.

MacDougald e sua equipa de investigação publicaram um papel na introdução de agosto de 2004 do jornal da química biológica, que mostrou que a sobre-expressão de Wnt10b nos adipocytes produziu ratos com 50 por cento menos gordura corporal e menos pilhas gordas.