Cukrzyca to przewlekła choroba metaboliczna i jedno z najczęściej występujących schorzeń przewlekłych na świecie. Jest powszechnie znana ze swojego wpływu na poziom glukozy we krwi oraz powikłań dotyczących układu sercowo-naczyniowego, nerek, narządu wzroku i układu nerwowego. Jednym z najczęstszych i najbardziej wyniszczających powikłań jest cukrzycowa neuropatia obwodowa (DPN), charakteryzująca się utratą włókien nerwowych, upośledzeniem czucia i bólem, zwłaszcza w kończynach. Choć te objawy są dobrze znane, mniej powszechną wiedzą jest wpływ cukrzycy na zdrowie kości, przejawiający się obniżeniem mineralnej gęstości kości i wzrostem ryzyka złamań.
Najnowsze badania sugerują, że DPN może być powiązana ze zwiększonym ryzykiem złamań. Jednak dokładne biologiczne mechanizmy łączące uszkodzenie nerwów w przebiegu cukrzycy z zaburzeniami zdrowia szkieletu pozostają słabo poznane. Wypełniając tę lukę, zespół badawczy pod kierownictwem dr. Aarona Jamesa z Uniwersytetu Johna Hopkinsa w Baltimore (USA) wykazał bezpośredni związek między DPN a degeneracją kości, wskazując na rolę zaburzonej sygnalizacji komórkowej. Wyniki badania opublikowano online 4 lipca 2025 r. w czasopiśmie Bone Research, tom 13, numer 67.
Aby zbadać to powiązanie, zespół wykorzystał model cukrzycy typu 2 u młodych samców myszy, stosując dietę wysokotłuszczową (HFD). U zwierząt odnotowano klasyczne objawy dysfunkcji metabolicznej, takie jak przyrost masy ciała, insulinooporność oraz podwyższony poziom glukozy we krwi. Oprócz tego zaobserwowano także mierzalne uszkodzenia nerwów (neuropatię), czego dowodem było zmniejszenie liczby włókien nerwowych w zewnętrznej warstwie skóry oraz obniżona reakcja na bodźce bólowe. Co istotne, naukowcy zaobserwowali również znaczną utratę włókien nerwowych wewnątrz samych kości.
Długie kości u myszy karmionych dietą HFD wykazywały nawet 76% redukcję gęstości unerwienia. To zmniejszenie gęstości nerwów korelowało ze znacznym osłabieniem struktury kości, w tym zmniejszeniem objętości kostnej, grubości warstwy korowej (zewnętrznej) oraz gęstości beleczkowej (wewnętrznej, gąbczastej).
– Od dawna wiadomo, że pacjenci z cukrzycą są bardziej narażeni na złamania, ale nasze badania pokazują, że część tego ryzyka wynika bezpośrednio z zaburzenia komunikacji nerwowo-kostnej – komentuje autor korespondencyjny, dr James.
Aby wyjaśnić mechanizmy biologiczne leżące u podstaw tych obserwacji, zespół przeprowadził analizę RNA pojedynczych komórek, badając zarówno neurony czuciowe, jak i komórki okostnej – cienkiej warstwy komórek otaczającej kości, kluczowej dla ich wzrostu i regeneracji. Wykazano, że cząsteczki sygnałowe, takie jak VEGFA (czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego A), BDNF (neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego) oraz CGRP (peptyd związany z genem kalcytoniny), wydzielane przez zdrowe neurony, oddziałują na komórki okostnej, wspierając tworzenie i regenerację kości. Jednak w warunkach cukrzycowych ta sygnalizacja zostaje zakłócona. Zamiast inicjować proces tworzenia kości, komórki okostnej zaczynają różnicować się w kierunku komórek tłuszczowych (adipogeneza).
Ponadto zahamowane zostały liczne szlaki komunikacji komórkowej, kluczowe dla regulacji formowania i homeostazy kości. Wśród nich były szlaki sygnałowe WNT, TGFβ, MAPK oraz mTOR, odgrywające istotną rolę w modulacji aktywności osteoblastów (komórek tworzących kość), osteoklastów (komórek resorbujących kość) i osteocytów (dojrzałych komórek kostnych).
Co istotne, gdy komórki okostnej pochodzące od myszy cukrzycowych poddano działaniu pożywki kondycjonowanej przez zdrowe komórki nerwowe czuciowe, odzyskały one zdolność różnicowania w kierunku komórek kostnych, co wiązało się również z reaktywacją szlaku MAPK.
– Odzyskanie tej utraconej komunikacji między komórkami nerwowymi a kostnymi może być przełomowe – podkreśla dr James. – W przyszłości ukierunkowanie terapii na te szlaki nerwowe mogłoby pozwolić na zapobieganie lub nawet odwracanie utraty masy kostnej u osób z cukrzycą.
Podsumowując, badanie to ma istotne znaczenie nie tylko dla zrozumienia biologii kości i ich powiązań z układem nerwowym, ale także otwiera nowe kierunki badań wykraczające poza cukrzycę. W przyszłości zespół zamierza ocenić wpływ neuropatii w zależności od wieku, płci i stopnia zaawansowania choroby oraz określić, które dokładnie czynniki zawarte w pożywce kondycjonowanej odpowiadają za przywrócenie zdolności tworzenia kości – co może przynieść nowe spojrzenie na procesy regeneracji kostnej.
Źródło: Bone Research, Reduced somatosensory innervation alters the skeletal transcriptome at a single cell level in a mouse model of type 2 diabetes
DOI: https://doi.org/10.1038/s41413-025-00436-x
