Molecula cheie explică de ce oasele slăbesc odată cu înaintarea în vârstă
Un prim studiu de acest gen arată că, pe măsură ce îmbătrânim, nivelurile unei anumite molecule cresc, ceea ce reduce la tăcere o altă moleculă care creează os sănătos. De asemenea, sugerează că corectarea acestui dezechilibru poate îmbunătăți sănătatea oaselor, oferind eventual noi căi pentru tratarea osteoporozei.
Osteoporoza afectează aproximativ 200 de milioane de femei din întreaga lume.
Se crede că una din 3 femei și 1 bărbat din 5 cu vârsta peste 50 de ani suferă o fractură osoasă în timpul vieții lor ca urmare a osteoporozei.
În Statele Unite, estimările indică faptul că 44 de milioane de persoane peste 50 de ani trăiesc cu această afecțiune, ceea ce face din aceasta o problemă majoră de sănătate publică.
Noile cercetări ne aduc mai aproape de înțelegerea procesului care duce la degradarea osoasă în osteoporoză și la potențialele noi moduri în care ar putea fi abordată afecțiunea.
Descoperirile explică o dinamică moleculară cheie care explică fragilitatea progresivă a oaselor noastre pe măsură ce îmbătrânim.
Dr. Sadanand Fulzele, un biolog os care lucrează la Departamentul de Chirurgie Ortopedică de la Universitatea Augusta din Georgia, este un cercetător corespondent și ultimul autor al noii lucrări, care a fost publicat în Journal of Gerontology: Biological Sciences.
Apropierea unui mic vinovat molecular
Dr. Fulzele și colegii explică procesul de formare a oaselor - care începe cu celulele stem mezenchimale. Acestea sunt celule stem care se găsesc în măduva noastră osoasă și care se pot forma ca cartilaj, os sau grăsimea din măduva osoasă.
Unul dintre factorii care influențează formarea acestor celule va fi în cele din urmă o moleculă de semnalizare numită factor derivat din celula stromală (SDF-1).
Cercetările anterioare efectuate de aceeași echipă au arătat cât de important este SDF-1 pentru diferențierea celulelor stem mezenchimale în diferite celule cruciale pentru sănătatea oaselor.
Atât studiile in vitro, cât și cele in vivo efectuate de cercetători au arătat rolul cheie al acestei molecule de semnalizare pentru formarea osoasă. SDF-1 este, de asemenea, important pentru repararea oaselor și protejează celulele osoase de stresul oxidativ, care este dezechilibrul dintre radicalii liberi și antioxidanți din organism care duce în cele din urmă la deteriorarea ADN și la boli.
De asemenea, studiile anterioare au demonstrat că nivelurile SDF-1 scad la șoarecii în vârstă; deci, în acest studiu, Dr. Fulzele și echipa au dorit să înțeleagă exact cum sunt reglementate nivelurile acestei molecule.
În unele dintre cercetările sale anterioare, Dr. Fulzele a arătat că o moleculă mică numită microRNA-141-3p oprește vitamina C, un antioxidant cheie, să ajungă la celulele noastre osoase.
Echipa știa deja că molecula poate opri diferențierea celulelor stem mezenchimale în alte celule, precum și faptul că microARN-141-3p crește odată cu înaintarea în vârstă. Deci, Dr. Fulzele și echipa au emis ipoteza că microARN-141-3p scade SDF-1 și că acesta este unul dintre principalele moduri în care această mică moleculă oprește formarea osoasă sănătoasă.
Restabilirea funcției osoase normale în ciuda vârstei
Pentru a testa acest lucru, Dr. Fulzele și colegii săi au analizat celulele mezenchimale de la oameni și șoareci. În celulele tinere, au descoperit că nivelurile de microARN-141-3p au fost scăzute. Cu toate acestea, în celulele vechi, nivelurile acestei molecule s-au triplat. Opusul a fost adevărat pentru nivelurile SDF-1.
Apoi, cercetătorii au injectat microARN-141-3p în celulele stem mezenchimale obținute de la adulți cu vârste cuprinse între 18 și 40 de ani, precum și de la vârstnici cu vârste între 60 și 85 de ani care au fost supuși unei intervenții chirurgicale ortopedice.
Injectarea microARN-141-3p a scăzut nivelul SDF-1 și a determinat celulele stem să facă mai multe grăsimi în loc de celule osoase. Odată cu înaintarea în vârstă, explică cercetătorii, creșterea celulelor adipoase în locul celulelor osoase devine mai ușoară.
De asemenea, echipa a adăugat microARN-141-3p la celulele osoase, ceea ce a agravat funcția osoasă. Cu toate acestea, aplicarea unui inhibitor microARN-141-3p a îmbunătățit funcția osoasă.
Descoperirile, explică dr. Fulzele, sugerează că într-o zi, utilizarea unui inhibitor microRNA-141-3p ar putea ajuta celulele stem să continue diferențierea în celule osoase, în ciuda vârstei și a condițiilor precum osteoporoza.
Inhibitorul, afirmă dr. Fulzele, „normalizează funcția osoasă. Credem că [un] inhibitor de clasă clinică ne poate ajuta să facem același lucru la oameni. ”
„Dacă aveți 20 de ani și faceți oase grozave”, adaugă el, „ați avea în continuare microARN-141-3p în celulele stem mezenchimale. Dar când ai 81 de ani și faci un os mai slab, ai mult mai mult din el. ”
„Îl doriți într-un fel în locul acela dulce”, explică autorul studiului corespondent, dr. William D. Hill, cercetător în domeniul celulelor stem de la Universitatea Augusta. Cercetătorii spun că intenționează să-și mute rezultatele în modele preclinice, unde doresc să găsească modalități de restabilire a nivelurilor sănătoase de microARN-141-3p și SDF-1.
„Ceea ce încercăm să facem este să-l formăm înapoi de unde [microRNA-141-3p] este supraexprimat din cauza unor factori precum îmbătrânirea și stresul oxidativ și suprimarea estrogenului și să-l readucem într-un interval care ar permite efectiv mai mult formarea oaselor. ”
Dr. William D. Hill
Am identificat un număr de microARN care se schimbă în celulele stem ale măduvei osoase odată cu îmbătrânirea și urmărim fiecare dintre acestea pentru a înțelege cum funcționează acestea, adaugă dr. Hill.
„Începem să adoptăm mai mult o abordare a sistemelor biologice, [prin care suntem] nu doar schimbăm o moleculă țintă, ci ne uităm la modul în care această rețea de molecule se schimbă odată cu vârsta sau boala și modul în care putem ajunge și [...] reseta aceste căi diferite. ”
