Zašto pušenje i pijenje alkohola mogu povećati rizik od osteoporoze?
Nedavna istraživanja otkrila su stanični mehanizam koji bi mogao objasniti zašto pušenje, alkohol i drugi modificirani čimbenici mogu povećati rizik od razvoja koštane bolesti osteoporoze.
Mehanizam potiče stanični tip u imunološkom sustavu da se pretvori u osteoklaste, koji su vrsta stanice koja se resorbira ili otapa u kosti.
Čini se da mitohondriji, sićušna kućišta koja proizvode energiju u stanicama, odašilju signal koji pokreće ovaj proces kada su pod stresom.
Kad se to dogodi u mitohondrijima makrofaga, stanice se pretvaraju u osteoklaste. Makrofagi su plodne imunološke stanice koje gutaju i probavljaju uklanjaju stanični otpad i strane predmete.
Istraživači koji stoje iza otkrića potječu sa Sveučilišta Pennsylvania (Penn) u Philadelphiji i Medicinskog fakulteta Icahn na planini Sinai u gradu New Yorku. O svojim nalazima pišu u nedavnom istraživanju FASEB časopis studijski rad.
"U ovom radu pokazujemo da kada mitohondrijska funkcija utječe, to ne utječe samo na proizvodnju energije već također pokreće vrstu signala stresa koji inducira prekomjernu proizvodnju osteoklasta", kaže viši autor studije Narayan G. Avadhani, profesor biokemije na Penn's School of Veterinary Medicine.
Čini se da neki čimbenici okoliša, poput pušenja, pijenja alkohola i određenih lijekova, koji mogu narušiti funkciju mitohondrija, također povećavaju rizik od osteoporoze.
Profesor Avadhani i njegove kolege sugeriraju da bi razlog za to mogao biti put otkrivanja stresa koji su otkrili.
Demonstrirali su svoja otkrića u laboratorijski uzgojenim makrofazima i miševima s disfunkcionalnim mitohondrijima.
Stvaranje i resorpcija kosti
Osteoporoza je bolest zbog koje kosti postaju manje guste, porozne i lomljive. To značajno povećava rizik od prijeloma.
Kako ljudi stare, rizik od razvoja osteoporoze raste. To je zato što se ravnoteža između stvaranja kostiju i resorpcije kosti mijenja s godinama.
Kad većina ljudi dosegne 30-te, gustoća kostiju im je dosegla vrhunac. Nakon toga gustoća kosti opada jer ravnoteža postupno favorizira resorpciju tijekom generacije.
Prema Međunarodnoj zakladi za osteoporozu (IOF), svaka treća žena i svaki peti muškarac stariji od 50 godina doživjet će prijelom kosti zbog osteoporoze.
IOF također procjenjuje da oko 75 milijuna ljudi u Sjedinjenim Državama, Europi i Japanu ima osteoporozu te da osteoporoza dovodi do više od 8,9 milijuna prijeloma kostiju širom svijeta.
U svom studijskom radu autori pišu da put retrogradne signalizacije mitohondrija do jezgre (MtRS) pomaže stanicama da se prilagode stresu.
Ranija istraga već ih je dovela do otkrića da način pokretanja ovog puta može navesti makrofage da se diferenciraju u osteoklaste koji resorbiraju kost.
"Međutim," primjećuju, "mehanizmi putem kojih makrofagi osjećaju i reagiraju na stanični stres ostaju nejasni."
Oštećeni mitohondriji promiču osteoklaste
Kako bi istražili na koji bi način mitohondrija moglo doći do oštećenja, izveli su neke eksperimente na laboratorijski uzgojenim makrofazima miša. Oni su izazvali oštećenje u makrofazima remećući enzim nazvan citokrom oksidaza C, koji pomaže u regulaciji proizvodnje mitohondrijske energije.
To je uzrokovalo da makrofagi oslobađaju različite signalne molekule koje ne samo da su pokrenule upalu već su i potaknule stanice na diferencijaciju u osteoklaste.
Daljnjim ispitivanjem otkriveno je da se nešto neobično događa s drugom molekulom zvanom RANK-L. Generacija kostiju oslobađa RANK-L, što pokreće resorpciju kostiju. To pomaže u održavanju ravnoteže između dva procesa.
Međutim, tim je otkrio da kada su oštećeni mitohondriji odašiljali signale, makrofagi su se nastavili diferencirati u osteoklaste - i, posljedično, promiču resorpciju kostiju - čak i kad okolo nije bilo puno RANK-L.
Konačni niz testova na mišjem modelu mitohondrijske disfunkcije potvrdio je nalaze.
Tim razmišlja o daljnjim studijama kako bi utvrdio može li očuvanje funkcije mitohondrija smanjiti rizik od osteoporoze.
“U nekim aspektima mitohondrijska signalizacija stresa možda čak zamjenjuje RANK-L. To sada ne znamo, ali planiramo to istražiti dalje. "
Prof. Narayan G. Avadhani
