Ključna molekula objašnjava zašto kosti s godinama slabe
Prvo istraživanje ove vrste otkriva da se, kako starimo, razine određene molekule povećavaju, što utišava drugu molekulu koja stvara zdravu kost. Također sugerira da ispravljanje ove neravnoteže može poboljšati zdravlje kostiju, možda nudeći nove putove za liječenje osteoporoze.
Osteoporoza pogađa oko 200 milijuna žena širom svijeta.
Smatra se da svaka treća žena i svaki peti muškarac u dobi od 50 i više godina tijekom života dožive frakturu kosti kao rezultat osteoporoze.
Procjene u Sjedinjenim Državama pokazuju da 44 milijuna ljudi starijih od 50 godina živi s tim stanjem, što ga čini glavnim javnozdravstvenim problemom.
Novo istraživanje približava nas razumijevanju procesa koji dovodi do degradacije kostiju u osteoporozi i potencijalnim novim načinima na koje se stanje može riješiti.
Nalazi objašnjavaju ključnu molekularnu dinamiku koja objašnjava progresivnu krhkost naših kostiju kako starimo.
Doktorica Sadanand Fulzele, koštani biolog koji radi na Odjelu za ortopedsku kirurgiju Sveučilišta Augusta u državi Georgia, koodgovarajući je istraživač i posljednji autor novog rada koji je objavljen u Časopis za gerontologiju: biološke znanosti.
Zumiranje malog molekularnog krivca
Doktor Fulzele i kolege objašnjavaju proces stvaranja kostiju - koji započinje s mezenhimalnim matičnim stanicama. To su matične stanice koje se mogu naći u našoj koštanoj srži i koje se mogu oblikovati kao hrskavica, kost ili mast u koštanoj srži.
Jedan od čimbenika koji utječe na formiranje ovih stanica na kraju je signalna molekula koja se naziva faktor izveden iz stromalnih stanica (SDF-1).
Prethodna istraživanja istog tima pokazala su koliko je SDF-1 važan za diferencijaciju mezenhimskih matičnih stanica u različite stanice ključne za zdravlje kostiju.
I in vitro i in vivo studije koje su proveli istraživači pokazale su ključnu ulogu ove signalne molekule za stvaranje kostiju. SDF-1 također je važan za popravak kostiju i štiti koštane stanice od oksidativnog stresa, što je neravnoteža između slobodnih radikala i antioksidansa u tijelu koja na kraju dovodi do oštećenja DNA i bolesti.
Također, prethodne studije pokazale su da razina SDF-1 opada kod starijih miševa; pa su u ovoj studiji dr. Fulzele i tim željeli razumjeti kako se točno regulira razina ove molekule.
U nekim od svojih bivših istraživanja, dr. Fulzele pokazao je da mala molekula nazvana mikroRNA-141-3p zaustavlja vitamin C, ključni antioksidans, da dospije u naše koštane stanice.
Tim je već znao da molekula može zaustaviti mezenhimske matične stanice da se diferenciraju u druge stanice, kao i činjenicu da se mikroRNA-141-3p povećava s godinama. Dakle, dr. Fulzele i njegov tim pretpostavili su da mikroRNA-141-3p snižava SDF-1 i da je to jedan od glavnih načina na koji ova mala molekula zaustavlja zdravo stvaranje kostiju.
Vraćanje normalne funkcije kostiju unatoč dobi
Da bi to testirali, dr. Fulzele i kolege analizirali su mezenhimske stanice i ljudi i miševa. U mladim stanicama otkrili su da su razine mikroRNA-141-3p bile niske. Međutim, u starim se stanicama razina ove molekule utrostručila. Suprotno je vrijedilo za razine SDF-1.
Zatim su istraživači ubrizgali mikroRNA-141-3p u mezenhimske matične stanice dobivene od odraslih u dobi od 18 do 40 godina, kao i od starijih osoba u dobi od 60 do 85 godina koje su bile podvrgnute ortopedskoj operaciji.
Ubrizgavanjem mikroRNA-141-3p došlo je do naglog pada SDF-1 i uzrokovalo da matične stanice proizvode više masti umjesto koštanih stanica. S godinama, objašnjavaju istraživači, stvaranje masnih stanica, a ne koštanih stanica, postaje sve lakše.
Također, tim je dodao koštanu stanicu mikroRNA-141-3p, što je pogoršalo funkciju kostiju. Međutim, primjena inhibitora microRNA-141-3p poboljšala je koštanu funkciju.
Nalazi, objašnjava dr. Fulzele, sugeriraju da bi jednog dana upotreba inhibitora microRNA-141-3p mogla pomoći matičnim stanicama da se nastave diferencirati u koštane stanice unatoč dobi i uvjetima poput osteoporoze.
Inhibitor, navodi dr. Fulzele, „normalizira rad kostiju. Mislimo da nam [klinički] inhibitor može pomoći da učinimo isto kod ljudi. "
„Ako imate 20 godina i stvarate izvrsne kosti“, dodaje, „i dalje biste imali mikroRNA-141-3p u svojim mezenhimskim matičnim stanicama. Ali kad imate 81. godinu i napravite slabiju kost, imate je puno više. "
"Želite to nekako na tom slatkom mjestu", objašnjava suodgovarajući autor studije dr. William D. Hill, istraživač matičnih stanica sa Sveučilišta Augusta. Istraživači kažu da svoja otkrića planiraju prenijeti u pretkliničke modele, gdje žele pronaći načine za obnavljanje zdrave razine mikroRNA-141-3p i SDF-1.
„Ono što pokušavamo učiniti je vratiti ga natrag odakle je [mikroRNA-141-3p] prekomjerno izražena zbog čimbenika poput starenja i oksidativnog stresa i suzbijanja estrogena, te ga vratiti u raspon koji bi učinkovito omogućio normalnije formiranje kostiju. "
Dr. William D. Hill
"Identificirali smo brojne mikroRNA koje se starenjem mijenjaju u matičnim stanicama koštane srži i nakon svake od njih ćemo shvatiti kako rade", dodaje dr. Hill.
„Počinjemo uzimati više pristupa biološkim sustavima, [pri čemu] ne mijenjamo samo jednu ciljanu molekulu, već gledamo kako se ta mreža molekula mijenja s godinama ili bolestima i kako možemo dosegnuti i [...] resetirati ovi različiti putovi. "
