Το βασικό μόριο εξηγεί γιατί τα οστά εξασθενίζουν με την ηλικία
Μια πρώτη μελέτη του είδους αποκαλύπτει ότι, καθώς μεγαλώνουμε, αυξάνονται τα επίπεδα ενός συγκεκριμένου μορίου, το οποίο σιωπά ένα άλλο μόριο που δημιουργεί υγιή οστά. Προτείνει επίσης ότι η διόρθωση αυτής της ανισορροπίας μπορεί να βελτιώσει την υγεία των οστών, προσφέροντας πιθανώς νέες οδούς για τη θεραπεία της οστεοπόρωσης.
Η οστεοπόρωση προσβάλλει περίπου 200 εκατομμύρια γυναίκες παγκοσμίως.
Μια στις 3 γυναίκες και 1 στους 5 άντρες ηλικίας 50 ετών και άνω πιστεύεται ότι υπέστη κάταγμα οστού στη ζωή τους ως αποτέλεσμα της οστεοπόρωσης.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, εκτιμήσεις δείχνουν ότι 44 εκατομμύρια άνθρωποι άνω των 50 ζουν με την πάθηση, καθιστώντας το σημαντικό ζήτημα δημόσιας υγείας.
Νέα έρευνα μας φέρνει πιο κοντά στην κατανόηση της διαδικασίας που οδηγεί σε υποβάθμιση των οστών στην οστεοπόρωση και σε πιθανούς νέους τρόπους με τους οποίους θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί η κατάσταση.
Τα ευρήματα εξηγούν μια βασική μοριακή δυναμική που εξηγεί την προοδευτική αδυναμία των οστών μας καθώς μεγαλώνουμε.
Ο Δρ. Sadanand Fulzele, ένας βιολόγος των οστών που εργάζεται στο Τμήμα Ορθοπεδικής Χειρουργικής στο Πανεπιστήμιο Augusta της Γεωργίας, είναι ένας από τους αντίστοιχους ερευνητές και ο τελευταίος συγγραφέας της νέας εργασίας, η οποία δημοσιεύθηκε στο Περιοδικό Γεροντολογίας: Βιολογικές Επιστήμες.
Μεγέθυνση σε έναν μικρό μοριακό ένοχο
Ο Δρ Fulzele και οι συνεργάτες του εξηγούν τη διαδικασία σχηματισμού οστών - η οποία ξεκινά με μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα. Αυτά είναι βλαστοκύτταρα που μπορούν να βρεθούν στον μυελό των οστών μας και που μπορούν να σχηματιστούν ως χόνδροι, οστά ή το λίπος στον μυελό των οστών.
Ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν το σχηματισμό αυτών των κυττάρων θα είναι τελικά ένα μόριο σηματοδότησης που ονομάζεται παράγοντας στρωματικών κυττάρων (SDF-1).
Προηγούμενη έρευνα από την ίδια ομάδα είχε δείξει πόσο σημαντικό είναι το SDF-1 για τη διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων στα διάφορα κύτταρα που είναι κρίσιμα για την υγεία των οστών.
Τόσο in vitro όσο και in vivo μελέτες που διεξήγαγαν οι ερευνητές έδειξαν τον βασικό ρόλο αυτού του μορίου σηματοδότησης για το σχηματισμό οστών. Το SDF-1 είναι επίσης σημαντικό για την επισκευή των οστών και προστατεύει τα οστά των κυττάρων από το οξειδωτικό στρες, το οποίο είναι η ανισορροπία μεταξύ των ελεύθερων ριζών και των αντιοξειδωτικών στο σώμα που τελικά οδηγεί σε βλάβη και ασθένεια του DNA.
Επίσης, προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι τα επίπεδα SDF-1 μειώνονται στα ποντίκια γήρανσης. Έτσι, σε αυτή τη μελέτη, ο Δρ. Fulzele και η ομάδα ήθελαν να καταλάβουν ακριβώς πώς ρυθμίζονται τα επίπεδα αυτού του μορίου.
Σε μερικές από τις προηγούμενες έρευνές του, ο Δρ Fulzele είχε δείξει ότι ένα μικρό μόριο που ονομάζεται microRNA-141-3p σταματά τη βιταμίνη C, ένα βασικό αντιοξειδωτικό, από το να φτάσει στα οστά μας κύτταρα.
Η ομάδα γνώριζε ήδη ότι το μόριο μπορεί να σταματήσει τη διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων σε άλλα κύτταρα, καθώς και το γεγονός ότι το microRNA-141-3p αυξάνεται με την ηλικία. Έτσι, ο Δρ Fulzele και η ομάδα υπέθεσαν ότι το microRNA-141-3p μειώνει το SDF-1 και ότι αυτός είναι ένας από τους κύριους τρόπους με τους οποίους αυτό το μικρό μόριο σταματά τον υγιή σχηματισμό οστών.
Αποκατάσταση της φυσιολογικής λειτουργίας των οστών παρά την ηλικία
Για να το δοκιμάσουν αυτό, ο Δρ Fulzele και οι συνεργάτες του ανέλυσαν μεσεγχυματικά κύτταρα τόσο από ανθρώπους όσο και από ποντίκια. Σε νεαρά κύτταρα, διαπίστωσαν ότι τα επίπεδα του microRNA-141-3p ήταν χαμηλά. Ωστόσο, σε παλιά κύτταρα, τα επίπεδα αυτού του μορίου είχαν τριπλασιαστεί. Το αντίθετο ισχύει για τα επίπεδα SDF-1.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές ένεσαν το microRNA-141-3p σε μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα που ελήφθησαν από ενήλικες ηλικίας 18-40, καθώς και από ηλικιωμένους ηλικίας 60-85 που είχαν υποβληθεί σε ορθοπεδική χειρουργική επέμβαση.
Η ένεση microRNA-141-3p έκανε τα επίπεδα του SDF-1 να πέφτουν και προκάλεσαν τα βλαστικά κύτταρα να κάνουν περισσότερο λίπος αντί των οστών κυττάρων. Με την ηλικία, εξηγήστε τους ερευνητές, καθιστώντας ευκολότερα τα λιποκύτταρα και όχι τα οστά.
Επίσης, η ομάδα πρόσθεσε το microRNA-141-3p στα οστά των κυττάρων, γεγονός που επιδείνωσε τη λειτουργία των οστών. Ωστόσο, η εφαρμογή ενός αναστολέα microRNA-141-3p βελτίωσε τη λειτουργία των οστών.
Τα ευρήματα, εξηγεί ο Δρ Fulzele, υποδηλώνουν ότι μια μέρα, χρησιμοποιώντας έναν αναστολέα microRNA-141-3p θα μπορούσε να βοηθήσει τα βλαστικά κύτταρα να συνεχίσουν να διαφοροποιούνται σε κύτταρα οστών παρά την ηλικία και καταστάσεις όπως η οστεοπόρωση.
Ο αναστολέας, δηλώνει ο Δρ. Fulzele, «ομαλοποιεί τη λειτουργία των οστών. Πιστεύουμε ότι ένας αναστολέας κλινικού βαθμού μπορεί να μας βοηθήσει να κάνουμε το ίδιο σε ανθρώπους. "
«Εάν είστε 20 ετών και κάνετε υπέροχο οστό», προσθέτει, «θα έχετε ακόμα microRNA-141-3p στα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρά σας. Αλλά όταν είστε 81 ετών και κάνετε πιο αδύναμο οστό, έχετε πολύ περισσότερα. "
«Θέλετε κάτι τέτοιο σε αυτό το γλυκό σημείο», εξηγεί ο συγγραφέας της μελέτης, Dr. William D. Hill, ερευνητής βλαστικών κυττάρων από το Πανεπιστήμιο του Augusta. Οι ερευνητές λένε ότι σκοπεύουν να μεταφέρουν τα ευρήματά τους σε προκλινικά μοντέλα, όπου θέλουν να βρουν τρόπους αποκατάστασης υγιών επιπέδων microRNA-141-3p και SDF-1.
«Αυτό που προσπαθούμε να κάνουμε είναι να το καλέσουμε πίσω από το σημείο όπου το [microRNA-141-3p] υπερεκφράζεται λόγω παραγόντων όπως η γήρανση και το οξειδωτικό στρες και η καταστολή των οιστρογόνων και να το επαναφέρουμε σε μια σειρά που θα επέτρεπε αποτελεσματικά πιο φυσιολογικά σχηματισμός οστών. "
Δρ. William D. Hill
«Έχουμε εντοπίσει έναν αριθμό μικροRNA που αλλάζουν στα βλαστοκύτταρα του μυελού των οστών με τη γήρανση και ακολουθούμε κάθε ένα από αυτά για να καταλάβουμε πώς λειτουργούν», προσθέτει ο Δρ Hill.
«Αρχίζουμε να ακολουθούμε περισσότερο μια προσέγγιση βιολογικών συστημάτων, [με την οποία] δεν αλλάζουμε μόνο ένα μόριο-στόχο, αλλά εξετάζουμε πώς αλλάζει αυτό το δίκτυο μορίων με την ηλικία ή την ασθένεια και πώς μπορούμε να φτάσουμε και […] να επαναφέρουμε αυτά τα διαφορετικά μονοπάτια. "
