Фракция жира в костном мозге — потенциальный биомаркер 47 патологий

Жировая ткань составляет более 70% объема костного мозга у взрослых, но ее роль в норме и при патологии оставалась изучена слабо. Изменения жировой ткани костного мозга наблюдались при различных патологиях, включая остеопороз, ожирение и диабет 2 типа, однако большинство предыдущих исследований были небольшими и не позволяли установить, являются ли эти изменения причиной или следствием заболевания.

Авторы статьи в Nature Communications поставили цель преодолеть эти ограничения, проведя полнофеномный поиск ассоциаций (PheWAS) на крупной когорте UK Biobank. Они разработали и использовали алгоритм глубокого обучения для точного измерения жировой фракции костного мозга в четырех ключевых скелетных областях: головке бедренной кости, тазобедренном сочленении, диафизе бедренной кости и позвоночнике. Эти четыре области охватывают как осевой, так и аппендикулярный скелет. В исследование включили данные более чем 44 тысяч участников UK Biobank.

В первом этапе жировая фракция костного мозга использовалась как предиктор для выявления инцидентных заболеваний, то есть диагностированных не менее чем через шесть месяцев после МРТ-сканирования. Анализ выявил ассоциации с 47 патологиями, которые относились к 12 категориям. В их число вошли остеопороз, переломы, диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания и рак. При этом связь с заболеваниями была сайт-специфичной, то есть зависела от того, в какой части скелета локализована жировая фракция костного мозга.

Ассоциация с остеопорозом была самой сильной и последовательной — увеличенная жировая фракция костного мозга положительно коррелировала с остеопорозом во всех четырех участках скелета. Генетический анализ также подтвердил, что наследственная предрасположенность к увеличенной жировой фракции костного мозга связана с повышением риска остеопороза.

С диабетом 2 типа наблюдалась интригующая дивергенция — жировая фракция костного мозга в позвоночнике положительно коррелировала с диабетом, а вот в бедре (диафизе и у тазобедренного сочленения) — отрицательно. Эти ассоциации сохранялись даже с поправкой на висцеральный жир, что доказывает их независимость от общего ожирения.

Подобная дивергенция была обнаружена и для других заболеваний, включая хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) и острую почечную недостаточность. Например, ХОБЛ положительно коррелировала с жировой фракцией костного мозга в позвоночнике, но отрицательно — в бедре.

Также жировая фракция костного мозга в позвоночнике была связана с многочисленными заболеваниями сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Авторы обнаружили ассоциации с несколькими видами рака, включая множественную миелому, рак молочной железы и рак предстательной железы (связь была обусловлена воздействием на метастазы в кости).

Чтобы учесть еще и генетическую предрасположенность, авторы получили полигенные индексы рисков (PRS) для жировой фракции костного мозга. Однонуклеотидные полиморфизмы для PRS были взяты из предыдущих полногеномных поисков ассоциаций (GWAS). Выявив с помощью PRS-PheWAS состояния, ассоциированные с генетически обусловленным увеличением жировой фракции, авторы выбрали из них три — остеопороз, переломы и диабет 2 типа. Из-за нагрузки на общественное здравоохранение ученые сочли их ключевыми и проанализировали причинно-следственные связи методом двухвыборочной менделевской рандомизации.

Анализ показал, что повышенный риск остеопороза ассоциирован с генетической предрасположенностью к увеличенной жировой фракции костного мозга в области тазобедренного сочленения и диафизе бедренной кости. Причинная связь с увеличенной жировой фракцией костного мозга в позвоночнике.

Для переломов менделевская рандомизация указала на причинную связь между генетически прогнозируемым увеличением жировой фракции костного мозга и риском переломов, особенно для костного мозга бедренной кости.

Связь с диабетом 2 типа оказалась сайт-специфичной: генетическая предрасположенность к повышенной жировой фракции костного мозга может быть причинно связана с диабетом, причем в случае позвоночника связь была положительной, а для области тазобедренного сустава и диафиза — отрицательной.

Исследователи отмечают, что сайт-специфичная роль жировой ткани костного мозга может объясняться тем, что она существует в двух основных подтипах: жировая ткань костного мозга, преобладающий в осевом скелете (позвоночнике) и более метаболически активная (подобно висцеральному жиру), и конститутивная жировая ткань костного мозга, преобладающая в дистальных областях (бедре) и, возможно, служащая более безопасным, метаболически инертным депо.

Полученные данные существенно углубляют понимание того, как жировая ткань костного мозга влияет на здоровье человека. Выявленная ассоциация с заболеваниями может лечь в основу разработки новых биомаркеров, использующих анализ жировой фракции костного мозга для оценки риска той или иной патологии.

Избыток висцерального жира ускоряет старение сердца и сосудов