ژوئیه ۲۰۱۳

گروهی ‌از دانشگران ‌آلمان ‌و ‌آمریکا تحت مدیریت‌ محققین‌ آزمایشگاه ‌ملی لارنس ‌برکلی وابسته به وزارت انرژی ایالات متحد و ‌دانشگاه کالیفرنیا در ‌برکلی ‌نشان ‌داده‌اند ‌ کم‌بود ‌ویتامین د‌ که به ویتامین آفتاب معروف است ‌روند ‌پیر شدن استخوان‌ها با افزایش سن را به میزان مهم ‌ تسریع‌ می‌کند.
بدن انسان به‌شکل طبیعی ویتامین د را در پوستی که در معرض نور خورشید قرار بگیرد می‌سازد. ویتامین د برای جذب کلسیم در بدن ضروری است. هنگامی که غلظت ویتامین د در سرم خون کم می‌شود کلسیم از استخوان‌ها به خون منتقل می‌شود تا غلظت کلسیم خون ثابت بماند. کاهش کلسیم در استخوان مانع از کانی‌شدن ^[1] کلسیم می‌شود که برای شکل‌گیری توده‌های جدید استخوان ضروری‌ست. کم‌بود ویتامین د منجر به راشیتیسم درکودکان و درد استخوان، ضعف عضلانی و افزایش خطر تغییرشکل و شکستن استخوان در بزرگ‌سالان می‌شود. استفاده از مکمل‌های غذایی دربردارنده‌ی کلیسم و ویتامین د برای درمان این وضعیت باعث افزایش چگالی استخوان می‌شود اما این افزایش چشم‌گیر نیست و به‌نظر می‌رسد عوامل دیگر در کاهش خطر شکستگی و ترک‌خوردگی استخوان نقش دارند.
رابرت ریچی ^[2] (سرپرست محققین امریکایی گروه پژوهشی) می‌گوید که می‌خواستیم این فرض را بررسی کنیم که غلظت معمول ویتامین د نه‌تنها عدم‌تعادل بین مقدار استخوان کانی‌شده و کانی‌ناشده را تصحیح می‌کند بلکه باعث تغییراتی در ساختار استخوان در مقیاس‌های مختلف نیز می‌شود که بر سازوکارهای درونی و بیرونی ترک‌خوردگی استخوان اثر می‌گذارند. برای آزمودن این فرضیه، بیورن بوسه ^[3] و همکارانش از دانشکده‌ی آستئولوژی و زیست‌مکانیک مرکز پزشکی دانشگاه هامبورگ ^[4] در آلمان نمونه‌هائی از مغز استخوان تاج خاصره ^[5] ی ۳۰ نفر را تهیه کردند و برای ریچی و گروه او در چشمه‌ی نور پیشرفته ^[6](ALS) در آزمایشگاه لارنس برکلی فرستادند. نیمی از این ۳۰ نفر دچار کمبود ویتامین د بودند ونشانه های اولیه‌ی نرمی استخوان را داشتند. میانگین غلظت ویتامین د در این افراد ۱۰ میکروگرم در هر لیتر بود .در حالی‌که غلظت عادی ویتامین د در این بررسی ۲۰ میکروگرم بر لیتر فرض شده است
این نمونه‌ها با روش طیف‌نمایی تبدیل فوریه‌ی فروسرخ ^[7](FTIR) و میکروتوموگرافی کامپیوتری با پرتو x بررسی شدند. خط‌های باریکه‌ی FTIR به شماره‌های ۴-۳-۱ و ۱-۴-۵ در چشمه‌ی نور پیشرفته ساختار شیمیایی مولکولی نمونه‌ها را به‌دست می‌دهد و خط‌باریکه‌ی ۲-۳-۸ تصویرسازی سه‌بعدی غیرمخرب از نمونه‌ها را با توان تفکیک یک میکرون امکان‌پذیر می‌کند.
ریچی می‌گوید که‌ خط‌های باریکه‌ی ALS به آنها امکان داد که ترکیب و ساختار و ویژگی‌های مکانیکی نمونه‌های استخوان را در مقیاس‌های مختلف (از نانومتر تا میکرو‌متر ) اندازه بگیرند. آنها به‌این ترتیب مقاومت نمونه‌ها را در برابر ترک‌خوردگی اندازه گرفتند و با مشاهده‌ی شکل‌گیری‌ ترک‌ها در زمان واقعی، برهم‌کنش بین ترک‌ها و ساختارها را بررسی کردند.
این بررسی‌ها نشان می‌دهد با این‌که میزان کانی‌شدگی در افراد دچار کمبود ویتامین د در کل کم‌تر است، زیر سطوح کانی‌ناشده، استخوان‌های بسیارکانی‌شده با خصوصیات ساختاری استخوان‌های پیر یعنی مولکول‌های کولاژن ^[8] بلوغ‌یافته و شکنندگی‌ بیشتر وجود دارد . این استخوان‌ها در احاطه‌ی مناطق حاوی کولاژن هستند که ارتباط این جزیره‌های استخوان کانی‌شده با یاخته‌های آستئوکلاست ^[9] (یاخته‌های عامل جذب مجدد استخوان و آغاز فرآیند ترمیم استخوان) را قطع می‌کند و این بخش‌های کانی‌شده‌ی جدامانده پیر می‌شوند. اندازه‌گیری‌ سازوکار ترک‌خوردگی در نمونه‌ها نشان داد که کم‌بود ویتامین د آغاز و انتشار ترک‌ها را بین ۲۲ تا ۳۱ درصد افزایش می‌دهد.
از نتایج این بررسی چنین برمی‌آید که کم‌بود ویتامین د به کیفیت‌ استخوان نیز صدمه می‌زند و حفظ میزان ویتامین د در حد تعادل برای حفظ یک‌پارچگی ساختاری استخوان‌ها و پرهیز از نقص‌های کانی‌شدگی و پیرشدن استخوان‌ها که باعث افزایش خطر شکستگی می‌شوند، حیاتی‌ست.

منبع:

Of Aging Bones and Sunshine
Lynn Yarris
July 10, 2013
Berkeley Lab, News Center
http://newscenter.lbl.gov/news-releases/2013/07/10/of-aging-bones-and-sunshine/

[1] mineralization
[2] Robert Ritchie
[3] Björn Busse
[4] Department of Osteology and Biomechanics, University Medical Center, Hamburg
[5] iliac crest bone
[6] Advanced Light Source
[7] Fourier Transform Infrared spectroscopy
[8] collagen
[9] osteoclast