Forskerne mener resultatene deres kan brukes i en test for å forutsi risikoen for lårhalsbrudd. (Foto: Shutterstock / NTB scanpix)
Forskeren forteller: Fant gener som kan avdekke årsakene til benskjørhet og bestemme muskelstyrke
Det nye funnet kan hjelpe oss med å avsløre hvem som har risiko for å få lårhalsbrudd.
Forskningsprosjekt om benskjørhet
Ved Lovisenberg Diakonale Sykehus har det siden 2004 pågått omfattende forskning for å avdekke årsakene til og mekanismene bak utvikling av benskjørhet, eller postmenopausal osteoporose. Prosjektet ledes av Kaare Morten Gautvik og Sjur Reppe. Materialet består av blodprøver og benbiopsier fra omtrent 100 friske og benskjøre kvinner mellom 50 og 86 år, og blir benyttet til å lete etter sykdomsgener.
Som et delprosjekt, har omtrent 20 av disse kvinnene med osteoporose også stilt opp og gitt muskelbiopsier. Videre bidro Norges idrettshøgskole ved Truls Raastad med et kontrollmateriale bestående av muskelbiopsier fra en tilsvarende gruppe friske kvinner.
Denne teksten er en oppsummering av en studie i tidsskriftet Nature Communications:
Carolina Medina-Gomez mfl. «Bivariate genome-wide association meta-analysis of pediatric musculoskeletal traits reveals pleiotropic effects at the SREBF1/TOM1L2 locus». Nature Communications, 2017. doi: 10.1038/s41467-017-00108-3
Genene styrer hvordan kroppen vår utvikler seg og fungerer. Mennesket har over 20.000 ulike gener, og forskning har vist at naturen/kroppen vår bruker de samme genene til ulike funksjoner i flere organer. Det er veldig bra, rasjonelt og energiøkonomisk for kroppen.
Dessverre kan det også ha uheldige utslag. Dette kan man se f.eks. ved en rekke arvelige sykdommer hvor forandring i ett enkelt gen gir forskjellige sykdomsutslag i ulike organer. Et slikt eksempel er stoffskiftesykdommen fenylketonuri eller Føllings sykdom. Sykdommen skyldes en defekt i ett enkelt gen på et kromosom og fører til psykisk utviklingshemming, eksem og pigmentdefekter som rammer huden.
Et annet eksempel er sykdommen Osteoporosis-pseudoglioma, som er en skjelett- hjernesyndrom. Her kan en liten defekt i genet som heter LRP5 føre til både blindhet og benskjørhet. Slike gener som har flere funksjoner kalles pleiotrope. Pleion på gresk betyr mange, det vil si at dette er gener som kan styre ulike arvelige trekk og funksjoner i flere organer.
Forandringer av muskulatur og skjelett ved sykdom
Skjelettet og muskulaturen utvikler seg fra samme stamceller som også gir opphav til blant annet bindevev, brusk, hjertet, lever og nyrer samt bloddannende organer som benmarg og milt. Skjelettets benmineralinnhold, er opptil 80 prosent arvelig og bestemmes av flere gener. Vi har i vår analyse inkludert genetiske undersøkelser hvor det foreligger resultater fra målinger av bentetthet og muskelmasse hos totalt 10 000 barn.
Det ble videre gjort studier på ben- og muskelbiopsier fra norske kvinner, og det ble utført eksperimenter på benceller fra mus etter dyrking i skåler på laboratorium for å finne ut hvordan de aktuelle genene virket i kroppen. Formålet var å undersøke om samme genetiske variasjoner kan forklare variasjonen i muskel- og skjelettsammensetningen som endres ved sykdom.
Blodprøver ble brukt til å analysere genetiske variasjoner i form av enkeltbasevarianter, som er små endringer, eller mutasjoner i arvestoffets sammensetning. Mennesket har mange millioner slike enkeltmutasjoner i arvestoffet, og som regel fører de heldigvis ikke til sykdom. Disse variantene er spredt ut over hele arvemassen, og vi har lite kunnskap om hva de betyr for kroppen vår.
Interessante funn mellom bentetthet og muskelmasse
Med utgangspunkt i de genetiske og biologiske resultatene og ved hjelp av avansert statistikk, fant vi en høy arvemessig sammenheng med 43 prosent mellom bentetthet og muskelmasse. Det betyr at disse organsystemene har en sterk arvemessig utviklingsbakgrunn.
I åtte områder av genomet ble det funnet gener som både bestemte benmineralinnhold og muskelmasse. Dette var altså pleiotrope gener, som styrer ulike arvelige trekk og funksjoner i flere organer. Syv av dem hadde allerede en kjent funksjon i skjelettet, men det var ny kunnskap at de også virket i muskel. Spesielt ett område var helt ukjent mark. Det bestod av to gener, (TOM1L2 og SREBF1), som ikke tidligere var kjent å ha funksjoner hverken i ben eller muskel.
Så, hva skjer med celler som tas ut fra kroppen?
Genvarianten viste en sterkere effekt på muskelmasse enn benmineralinnhold, men hadde også innvirkning på benceller dyrket i laboratoriet. Når celler fra kroppen tas ut og dyrkes i laboratoriet, endrer de nemlig sine egenskaper. Vi visste derfor fortsatt ikke om disse genene var aktive i muskulatur og ben hos mennesker og spesielt ikke om de hadde en funksjonell betydning.
Da vi sammenliknet våre resultater med genvariantanalysene ovenfor, gjennom såkalte GWAS-studier (Genome-Wide Association Studies), kunne vi bekrefte at, de to kandidatgenene, TOM1L2 og SREBF1, ikke bare var aktive i muskelbiopsier fra kvinner etter overgangsalderen. Genene hadde også sterk sammenheng med bentettheten i hoftene.
Vi tolker resultatene slik at disse to pleiotrope genene som er aktive både i muskulatur og i skjelett er viktige for begge typer vev eller organer.
Gentest vil kunne avsløre risikoen
Våre resultater viser at de sannsynligvis spiller en viktig rolle ved å bestemme lårbenets styrke, og dermed også disponere for lårhalsbrudd, den mest alvorlige komplikasjonen av osteoporose (benskjørhet).
Analyse av forekomsten av genvariantene TOM1L2/SREBF1, vil kunne brukes i en test for å vurdere risiko for lårhalsbrudd.
