Kāpēc smēķēšana un alkohola lietošana var palielināt osteoporozes risku?
Jaunākie pētījumi ir atklājuši šūnu mehānismu, kas varētu palīdzēt izskaidrot, kāpēc smēķēšana, alkohols un citi modificējami faktori var palielināt kaulu slimības osteoporozes attīstības risku.
Šis mehānisms stimulē imūnsistēmas šūnu tipu, lai tie pārvērstos par osteoklastiem, kas ir šūnu veids, kas resorbē vai izšķīdina kaulu.
Šķiet, ka mitohondriji, sīki korpusi, kas šūnās ražo enerģiju, nosūta signālu, kas stresa laikā izraisa šo procesu.
Kad tas notiek makrofāgu mitohondrijos, šūnas pārvēršas par osteoklastiem. Makrofāgi ir auglīgas imūnās šūnas, kas noņem šūnu atkritumus un svešķermeņus, tos norijot un sagremojot.
Pētnieki, kuri atraduši atklājumu krusu no Pensilvānijas universitātes (Penn) Filadelfijā un Icahn Medicīnas skolas Sinaja kalnā Ņujorkas pilsētā. Viņi par saviem atklājumiem raksta nesen FASEB žurnāls mācību darbs.
"Šajā rakstā mēs parādām, ka tad, kad tiek ietekmēta mitohondriju funkcija, tā ne tikai ietekmē enerģijas ražošanu, bet arī izraisa stresa signālu veidu, kas izraisa osteoklastu pārprodukciju," saka vecākais pētījuma autors Narajans G. Avadhani, kurš ir bioķīmijas profesors Pennas Veterinārmedicīnas skolā.
Daži no vides faktoriem, piemēram, smēķēšana, alkohola lietošana un daži medikamenti, kas var pasliktināt mitohondriju darbību, arī palielina osteoporozes risku.
Prof. Avadhani un viņa kolēģi norāda, ka iemesls varētu būt viņu atklātais stresa signālu ceļš.
Viņi parādīja savus atklājumus laboratorijā kultivētos makrofāgos un pelēs ar disfunkcionālām mitohondrijām.
Kaulu ģenerēšana un rezorbcija
Osteoporoze ir slimība, kuras dēļ kauli kļūst mazāk blīvi, poraināki un trauslāki. Tas ievērojami palielina lūzumu risku.
Cilvēkiem novecojot, palielinās osteoporozes attīstības risks. Tas notiek tāpēc, ka līdz ar vecumu mainās līdzsvars starp kaulu paaudzi un kaulu rezorbciju.
Kad lielākā daļa cilvēku sasniedz 30 gadu vecumu, viņu kaulu blīvums ir sasniedzis maksimumu. Pēc tam kaulu blīvums samazinās, jo līdzsvars pakāpeniski veicina rezorbciju paaudzes laikā.
Saskaņā ar Starptautiskā Osteoporozes fonda (IOF) datiem kaulu lūzumu osteoporozes dēļ piedzīvos 1 no 3 sievietēm un 1 no 5 vīriešiem, kas vecāki par 50 gadiem.
IOF arī lēš, ka aptuveni 75 miljoniem cilvēku Amerikas Savienotajās Valstīs, Eiropā un Japānā ir osteoporoze un ka osteoporoze noved pie vairāk nekā 8,9 miljoniem kaulu lūzumu gadā visā pasaulē.
Savā pētījumā autori raksta, ka mitohondriju-kodolu retrograde signalizācijas (MtRS) ceļš palīdz šūnām pielāgoties stresam.
Iepriekšēja izmeklēšana jau bija ļāvusi viņiem atklāt, ka veids, kā aktivizēt šo ceļu, var izraisīt makrofāgu diferenciāciju osteoklastos, kas absorbē kaulu.
"Tomēr," viņi atzīmē, "mehānismi, ar kuru palīdzību makrofāgi izjūt un reaģē uz šūnu stresu, joprojām ir neskaidri."
Bojāti mitohondriji veicina osteoklastu veidošanos
Lai izpētītu, kā varētu būt saistīti ar mitohondriju bojājumiem, viņi veica dažus eksperimentus ar laboratorijas kultivētiem peles makrofāgiem. Viņi izraisīja bojājumus makrofāgos, izjaucot fermentu, ko sauc par citohroma oksidāzi C, kas palīdz regulēt mitohondriju enerģijas ražošanu.
Tas izraisīja makrofāgu atbrīvošanu no dažādām signālmolekulām, kas ne tikai izraisīja iekaisumu, bet arī, šķiet, mudināja šūnas diferencēties osteoklastos.
Turpmāka pārbaude atklāja, ka kaut kas savdabīgs notiek ar citu molekulu, ko sauc par RANK-L. Kaulu paaudze atbrīvo RANK-L, kas izraisa kaulu rezorbciju. Tas palīdz saglabāt līdzsvaru starp abiem procesiem.
Tomēr komanda atklāja, ka tad, kad bojātie mitohondriji raidīja signālus, makrofāgi turpināja diferencēties osteoklastos - un tādējādi veicināt kaulu rezorbciju - pat tad, kad apkārt nebija daudz RANK-L.
Pēdējais testu kopums mitohondriju disfunkcijas peles modelī apstiprināja secinājumus.
Komanda apsver iespēju veikt turpmākus pētījumus, lai noskaidrotu, vai mitohondriju funkcijas saglabāšana varētu mazināt osteoporozes risku.
“Dažos aspektos mitohondriju stresa signalizācija pat var aizstāt RANK-L. To mēs tagad nezinām, bet plānojam to izpētīt tālāk. ”
Prof. Narajans G. Avadhani
