Dlaczego palenie i picie alkoholu może zwiększać ryzyko osteoporozy?
Niedawne badania ujawniły mechanizm komórkowy, który może pomóc wyjaśnić, dlaczego palenie, alkohol i inne modyfikowalne czynniki mogą zwiększać ryzyko rozwoju choroby kości, osteoporozy.
Mechanizm pobudza komórki układu odpornościowego do przekształcenia się w osteoklasty, które są rodzajem komórek, które resorbują lub rozpuszczają kość.
Wygląda na to, że mitochondria, maleńkie obudowy wytwarzające energię w komórkach, wysyłają sygnał, który wyzwala ten proces pod wpływem stresu.
Kiedy dzieje się to w mitochondriach makrofagów, komórki zamieniają się w osteoklasty. Makrofagi to płodne komórki odpornościowe, które usuwają odpady komórkowe i ciała obce poprzez ich połykanie i trawienie.
Naukowcy stojący za odkryciem pochodzą z University of Pennsylvania (Penn) w Filadelfii i Icahn School of Medicine w Mount Sinai w Nowym Jorku. Piszą o swoich odkryciach w niedawnym Dziennik FASEB artykuł do studium.
„W tym artykule wykazujemy, że zaburzenie funkcji mitochondriów nie tylko wpływa na produkcję energii, ale także wyzwala rodzaj sygnalizacji stresu, który wywołuje nadprodukcję osteoklastów” - mówi starszy autor badania Narayan G. Avadhani, profesor biochemii w Penn's School of Veterinary Medicine.
Wydaje się, że niektóre czynniki środowiskowe, takie jak palenie, picie alkoholu i niektóre leki, które mogą upośledzać funkcję mitochondriów, również zwiększają ryzyko osteoporozy.
Prof. Avadhani i jego współpracownicy sugerują, że przyczyną może być ścieżka sygnalizacji stresu, którą odkryli.
Wykazali swoje odkrycia na hodowanych laboratoryjnie makrofagach i myszach z dysfunkcjonalnymi mitochondriami.
Generowanie i resorpcja kości
Osteoporoza to choroba powodująca, że kości stają się mniej gęste, bardziej porowate i łamliwe. To znacznie zwiększa ryzyko złamania.
Wraz z wiekiem zwiększa się ryzyko wystąpienia osteoporozy. Dzieje się tak, ponieważ równowaga między tworzeniem kości a resorpcją kości zmienia się wraz z wiekiem.
Zanim większość ludzi osiąga wiek 30 lat, ich gęstość kości osiągnęła szczyt. Następnie gęstość kości spada, ponieważ równowaga stopniowo sprzyja resorpcji w stosunku do generacji.
Według Międzynarodowej Fundacji Osteoporozy (IOF) 1 na 3 kobiety i 1 na 5 mężczyzn w wieku powyżej 50 lat doświadczy złamania kości z powodu osteoporozy.
IOF szacuje również, że około 75 milionów ludzi w Stanach Zjednoczonych, Europie i Japonii cierpi na osteoporozę i że osteoporoza prowadzi do ponad 8,9 milionów złamań kości rocznie na całym świecie.
W artykule badawczym autorzy piszą, że szlak sygnalizacji wstecznej z mitochondriów do jądra (MtRS) pomaga komórkom przystosować się do stresu.
Wcześniejsze badania doprowadziły ich już do odkrycia, że sposób wyzwalania tego szlaku może skłonić makrofagi do różnicowania się w osteoklasty, które resorbują kość.
„Jednak” zauważają, „mechanizmy, poprzez które makrofagi wyczuwają i reagują na stres komórkowy, pozostają niejasne”.
Uszkodzone mitochondria promują osteoklasty
Aby zbadać wpływ uszkodzeń mitochondriów, przeprowadzili eksperymenty na hodowanych laboratoryjnie mysich makrofagach. Wywołali uszkodzenia makrofagów, niszcząc enzym zwany oksydazą cytochromu C, który pomaga regulować mitochondrialną produkcję energii.
To spowodowało, że makrofagi uwolniły różne cząsteczki sygnałowe, które nie tylko wywołały stan zapalny, ale także wydawały się skłonić komórki do różnicowania się w osteoklasty.
Dalsze badania ujawniły, że coś dziwnego dzieje się z inną cząsteczką zwaną RANK-L. Generacja kości uwalnia RANK-L, który wyzwala resorpcję kości. Pomaga to zachować równowagę między tymi dwoma procesami.
Jednak zespół odkrył, że gdy uszkodzone mitochondria wysyłały sygnały, makrofagi nadal różnicowały się w osteoklasty - iw konsekwencji sprzyjały resorpcji kości - nawet jeśli w pobliżu nie było zbyt wiele RANK-L.
Ostateczny zestaw testów na mysim modelu dysfunkcji mitochondriów potwierdził ustalenia.
Zespół rozważa przeprowadzenie dalszych badań, aby dowiedzieć się, czy zachowanie funkcji mitochondriów może zmniejszyć ryzyko osteoporozy.
„Pod pewnymi względami mitochondrialna sygnalizacja stresu może nawet zastępować RANK-L. Tego nie wiemy teraz, ale planujemy przyjrzeć się temu dokładniej ”.
Prof. Narayan G. Avadhani
