Ključna molekula pojasnjuje, zakaj kosti s starostjo slabijo
Prvovrstna študija razkriva, da se s staranjem ravni določene molekule povečujejo, kar utiša drugo molekulo, ki ustvarja zdravo kost. Nakazuje tudi, da lahko odprava tega neravnovesja izboljša zdravje kosti in po možnosti ponudi nove poti za zdravljenje osteoporoze.
Osteoporoza prizadene približno 200 milijonov žensk po vsem svetu.
Vsaka tretja ženska in vsak peti moški, star 50 let in več, naj bi v življenju zaradi osteoporoze doživel zlom kosti.
V ZDA ocene kažejo, da 44 milijonov ljudi, starejših od 50 let, živi s to boleznijo, zaradi česar je to glavno javnozdravstveno vprašanje.
Nove raziskave nas približajo razumevanju procesa, ki vodi do degradacije kosti pri osteoporozi, in potencialnim novim načinom reševanja tega stanja.
Ugotovitve pojasnjujejo ključno molekularno dinamiko, ki pojasnjuje postopno krhkost kosti s staranjem.
Dr. Sadanand Fulzele, kostni biolog, ki dela na oddelku za ortopedsko kirurgijo na univerzi Augusta v Gruziji, je sodelujoči raziskovalec in zadnji avtor novega članka, ki je bil objavljen v Časopis za gerontologijo: Biološke znanosti.
Povečava majhnega molekularnega krivca
Dr. Fulzele s sodelavci razloži postopek tvorbe kosti - ki se začne z mezenhimskimi matičnimi celicami. To so izvorne celice, ki jih najdemo v našem kostnem mozgu in se lahko v nadaljevanju oblikujejo kot hrustanec, kost ali maščoba v kostnem mozgu.
Eden od dejavnikov, ki vplivajo na oblikovanje teh celic, bo signalna molekula, imenovana faktor stromalnih celic (SDF-1).
Prejšnje raziskave iste ekipe so pokazale, kako pomemben je SDF-1 za diferenciacijo mezenhimskih izvornih celic v različne celice, ključne za zdravje kosti.
Študije in vitro in in vivo, ki so jih izvedli raziskovalci, so pokazale ključno vlogo te signalne molekule za tvorbo kosti. SDF-1 je pomemben tudi za obnovo kosti in ščiti kostne celice pred oksidativnim stresom, kar je neravnovesje med prostimi radikali in antioksidanti v telesu, ki sčasoma povzroči poškodbe DNA in bolezni.
Tudi prejšnje študije so pokazale, da se raven SDF-1 pri starajočih se miših znižuje; tako so v tej študiji dr. Fulzele in ekipa želeli natančno razumeti, kako se regulirajo ravni te molekule.
V nekaterih svojih nekdanjih raziskavah je dr. Fulzele pokazal, da majhna molekula, imenovana mikroRNA-141-3p, preprečuje, da bi vitamin C, ključni antioksidant, dosegel naše kostne celice.
Skupina je že vedela, da lahko molekula prepreči diferenciacijo mezenhimskih izvornih celic v druge celice, pa tudi dejstvo, da se mikroRNA-141-3p s starostjo povečuje. Torej, dr. Fulzele in ekipa sta domnevala, da mikroRNA-141-3p znižuje SDF-1 in da je to eden glavnih načinov, kako ta majhna molekula ustavi zdravo tvorbo kosti.
Obnavljanje normalnega delovanja kosti kljub starosti
Da bi to preizkusili, so dr.Fulzele in sodelavci analizirali mezenhimske celice tako ljudi kot miši. V mladih celicah so ugotovili, da je raven mikroRNA-141-3p nizka. Vendar so se v starih celicah ravni te molekule potrojile. Nasprotno je veljalo za ravni SDF-1.
Nato so raziskovalci vbrizgali mikroRNA-141-3p v mezenhimske izvorne celice, pridobljene pri odraslih, starih od 18 do 40 let, pa tudi pri starejših, starih od 60 do 85 let, ki so bili podvrženi ortopedski operaciji.
Z injiciranjem mikroRNA-141-3p so ravni SDF-1 strmo padale in matične celice so povzročile več maščobe namesto kostnih celic. S starostjo, pojasnjujejo raziskovalci, postaja maščobne celice namesto kostnih celic lažje.
Prav tako je ekipa dodala mikroRNA-141-3p kostnim celicam, kar je poslabšalo delovanje kosti. Vendar pa je uporaba zaviralca mikroRNA-141-3p izboljšala delovanje kosti.
Ugotovitve, pojasnjuje dr. Fulzele, kažejo, da bi nekega dne uporaba inhibitorja mikroRNA-141-3p lahko pomagala izvornim celicam, da se še naprej diferencirajo v kostne celice kljub starosti in stanjem, kot je osteoporoza.
Inhibitor, pravi dr. Fulzele, "normalizira delovanje kosti. Menimo, da nam lahko [a] zaviralec klinične stopnje pomaga, da pri ljudeh storimo enako. "
»Če ste stari 20 let in imate odlične kosti,« dodaja, »bi v mezenhimskih izvornih celicah še vedno imeli mikroRNA-141-3p. Ko pa imaš 81 let in delaš šibkejše kosti, jih imaš veliko več. «
"Hočete to nekako v tej sladki točki," pojasnjuje soodpisni avtor študije dr. William D. Hill, raziskovalec izvornih celic z univerze Augusta. Raziskovalci pravijo, da nameravajo svoje ugotovitve premakniti v predklinične modele, kjer želijo najti načine za obnovitev zdrave ravni mikroRNA-141-3p in SDF-1.
"Poskušamo ga vrniti nazaj, od koder je [mikroRNA-141-3p] prekomerno izražena zaradi dejavnikov, kot sta staranje in oksidativni stres ter zatiranje estrogena, in ga spet postaviti v obseg, ki bi omogočil bolj normalno delovanje tvorba kosti. "
Dr. William D. Hill
"Ugotovili smo številne mikroRNA, ki se s staranjem spreminjajo v matičnih celicah kostnega mozga, in po vsaki od njih bomo razumeli, kako delujejo," dodaja dr. Hill.
»Začenjamo uporabljati bolj pristop bioloških sistemov, [pri čemer] ne spreminjamo samo ene ciljne molekule, temveč preučujemo, kako se ta mreža molekul spreminja s starostjo ali boleznijo in kako lahko dosežemo in [...] ponastavimo te različne poti. "
