Наши кости в значительной степени состоят из кальция, и обмен кальция может указывать на развитие заболеваний костей, таких как остеопороз и множественная миелома рака. Геохимики разработали чрезвычайно точные способы измерения соотношений изотопов кальция, например, для изучения отложений морских раковин в осадочных породах. Теперь группа американских геохимиков, биологов и клиницистов из Университета штата Аризона и клиники Мэйо вместе с НАСА объединила эти методы для разработки нового экспресс-теста на здоровье костей.Эти методы с использованием масс-спектрометрии позволяют определить относительные соотношения изотопов кальция 42Ca и 44Ca в кости.
Исследователи обнаружили, что более легкие изотопы кальция, такие как 42Ca, всасываются из крови в кость во время формирования костей. И наоборот, эти легкие изотопы, как правило, попадают в кровоток при разрушении костей. Измеряя соотношение двух изотопов в крови или моче, ученые могут рассчитать скорость изменения костной массы.
По словам ведущего исследователя Ариэля Анбара (Университет штата Аризона): «Большим преимуществом этих измерений является то, что они показывают, что происходит в кости, тогда как традиционные измерения здоровья костей, такие как сканирование DXA, показывают, что произошло. Это означает, что мы можем иметь реальное представление о том, что происходит с костью в ближайшее время, вместо того, чтобы сравнивать до и после, когда повреждение, возможно, уже было нанесено ».«Наша цель состоит в том, чтобы эти измерения позволили нам увидеть разрушение костей при остеопорозе, но также могут показать прогресс некоторых видов рака костей, таких как множественная миелома».
Исследование проводилось на прикованных к постели предметах (которые теряют костную массу), но лучший способ для исследователей проверить, работает ли система, — это окружающая и менее контролируемая популяция, которая, как известно, испытывает быструю потерю костной массы. В космосе из-за невесомости астронавты очень быстро теряют костную массу. Работая с НАСА, исследователи измерили соотношение изотопов кальция в моче 30 астронавтов шаттла до, во время и после полетов.
Это позволило им подтвердить, что тест работал с высокой чувствительностью (НАСА частично финансировало исследование).Ариэль Анбар сказал: «Мы смогли подтвердить, что изотопы Са шаттла изменились, как и ожидалось, а это означает, что мы могли видеть в более или менее реальном времени происходящую потерю костной массы. Мы сделали это, используя простой образец мочи, взятый в различных точках. во время их полетов ".
Исследователи также изучили группу из 71 пациента, у которых либо была множественная миелома (рак костей), либо был риск множественной миеломы.«То, что мы видели у онкологических больных, было интересно. Те пациенты, которые имели тенденцию терять более легкий изотоп 42Ca, по-видимому, были теми, у кого рак был наиболее активен.
Это означает, что тесты теоретически могут использоваться для принятия решений о том, лечить или нет пациента, например, если рак находится в спящем состоянии или растет очень медленно, и для оценки эффективности лечения ».Он продолжил: «В настоящий момент это тест, который все еще находится в разработке, но мы показали, что он может работать. Необходимо проделать работу для дальнейшей валидации тестов и учесть затраты, однако преимущество этой методологии заключается в том, что пациенту не нужно подходить к аппарату; измерения можно проводить с помощью анализа крови или мочи.
А с научной точки зрения мы рады, что у нас есть возможность объединить геохимию, биологию и космическую науку, чтобы принести пользу пациентам ".Комментируя, Скотт Паразински, доктор медицины, бывший астронавт НАСА, в настоящее время исследователь университета и профессор Университета штата Аризона, сказал:«Потрясающе видеть, как сложный геохимический анализ превращается в то, что может стать действительно важным медицинским диагностическим инструментом.
Врачи, лечащие остеопороз и другие заболевания костей, связанные с кальцием, включая множественную миелому, имеют в своем распоряжении очень мало инструментов, чтобы быстро определить, подходят ли применяемые методы лечения. действительно имеют значение. Используя соотношение изотопов кальция, медицинские работники смогут оптимизировать терапию этих изнурительных заболеваний в будущем ».