Zakaj lahko kajenje in pitje alkohola poveča tveganje za osteoporozo?
Nedavne raziskave so odkrile celični mehanizem, ki bi lahko razložil, zakaj kajenje, alkohol in drugi spremenljivi dejavniki lahko povečajo tveganje za razvoj osteoporoze v kosti.
Mehanizem spodbuja celični tip v imunskem sistemu, da se spremeni v osteoklaste, ki so vrsta celic, ki se resorbirajo ali raztopijo v kosti.
Zdi se, da mitohondriji, majhna ohišja, ki proizvajajo energijo v celicah, oddajajo signal, ki sproži ta proces, ko je pod stresom.
Ko se to zgodi v mitohondrijih makrofagov, se celice spremenijo v osteoklaste. Makrofagi so plodne imunske celice, ki s požiranjem in prebavo odstranjujejo celične odpadke in tujke.
Raziskovalci, ki stojijo za točko odkritja z univerze Pennsylvania (Penn) v Filadelfiji in Medicinske fakultete Icahn na Mount Sinai v New Yorku. O svojih ugotovitvah pišejo v nedavnem FASEB Journal študijski prispevek.
"V tem prispevku dokazujemo, da kadar vpliva na delovanje mitohondrijev, to ne vpliva le na proizvodnjo energije, temveč sproži tudi vrsto signala stresa, ki povzroči prekomerno proizvodnjo osteoklastov," pravi starejši avtor študije Narayan G. Avadhani, profesor biokemije na Penn's School of Veterinary Medicine.
Zdi se, da nekateri okoljski dejavniki, kot so kajenje, pitje alkohola in nekatera zdravila, ki lahko poslabšajo delovanje mitohondrijev, povečujejo tveganje za osteoporozo.
Profesor Avadhani in njegovi kolegi menijo, da bi lahko bil vzrok za to odkrita pot signala stresa.
Svoje ugotovitve so pokazali v laboratorijsko gojenih makrofagih in miših z disfunkcionalnimi mitohondriji.
Generacija in resorpcija kosti
Osteoporoza je bolezen, zaradi katere kosti postanejo manj goste, porozne in krhke. To znatno poveča tveganje za zlom.
S staranjem se tveganje za razvoj osteoporoze povečuje. To je zato, ker se ravnotežje med tvorbo kosti in resorpcijo kosti s starostjo spreminja.
Ko večina ljudi doseže trideseta leta, je njihova kostna gostota dosegla vrh. Po tem kostna gostota upada, saj ravnotežje postopoma daje prednost resorpciji kot generaciji.
Po podatkih Mednarodne fundacije za osteoporozo (IOF) bo 1 od 3 žensk in 1 od 5 moških, starejših od 50 let, doživel zlom kosti zaradi osteoporoze.
IOF tudi ocenjuje, da ima približno 75 milijonov ljudi v ZDA, Evropi in na Japonskem osteoporozo in da osteoporoza letno po vsem svetu povzroči več kot 8,9 milijona zlomov kosti.
V svojem študijskem prispevku avtorji pišejo, da retrogradna signalna pot mitohondrijev do jedra (MtRS) pomaga celicam, da se prilagodijo stresu.
Prejšnja preiskava jih je že pripeljala do odkritja, da lahko način sprožitve te poti povzroči, da se makrofagi diferencirajo v osteoklaste, ki resorbirajo kosti.
"Vendar," ugotavljajo, "mehanizmi, s pomočjo katerih makrofagi zaznavajo in se odzivajo na celični stres, ostajajo nejasni."
Poškodovani mitohondriji spodbujajo osteoklaste
Da bi raziskali, kako bi lahko šlo za poškodbe mitohondrijev, so izvedli nekaj poskusov na laboratorijsko gojenih miših makrofagih. V makrofagih so povzročili škodo z motenjem encima, imenovanega citokrom oksidaza C, ki pomaga uravnavati proizvodnjo mitohondrijske energije.
To je povzročilo, da so makrofagi sprostili različne signalne molekule, ki ne samo, da so sprožile vnetje, temveč tudi, da so spodbudile celice, da se diferencirajo v osteoklaste.
Nadaljnji pregled je pokazal, da se je z drugo molekulo, imenovano RANK-L, dogajalo nekaj posebnega. Generacija kosti sprosti RANK-L, ki sproži resorpcijo kosti. To pomaga ohranjati ravnovesje med obema procesoma.
Vendar pa je skupina ugotovila, da so se makrofagi, ko so poškodovani mitohondriji oddajali signale, še naprej diferencirali v osteoklaste - in posledično spodbujali resorpcijo kosti - tudi takrat, ko v okolici ni bilo veliko RANK-L.
Končni niz testov na mišjem modelu mitohondrijske disfunkcije je potrdil ugotovitve.
Skupina razmišlja o nadaljnjih študijah, da bi ugotovila, ali bi ohranitev mitohondrijske funkcije lahko zmanjšala tveganje za osteoporozo.
»V nekaterih pogledih mitohondrijska signalizacija stresa morda celo nadomešča RANK-L. To zdaj ne vemo, vendar načrtujemo, da bomo to preučili še naprej. "
Prof. Narayan G. Avadhani
