Чому куріння та вживання алкоголю можуть підвищити ризик розвитку остеопорозу?
Нещодавні дослідження виявили клітинний механізм, який може допомогти пояснити, чому куріння, алкоголь та інші фактори, що піддаються модифікації, можуть підвищити ризик розвитку остеопорозу кісткової хвороби.
Механізм стимулює тип клітини в імунній системі перетворюватися на остеокласти, які є типом клітини, яка розсмоктується або розчиняє кістку.
Здається, мітохондрії, крихітні огородження, що виробляють енергію в клітинах, посилають сигнал, який запускає цей процес, коли перебуває в стресі.
Коли це відбувається в мітохондріях макрофагів, клітини перетворюються на остеокласти. Макрофаги - це плодоносні імунні клітини, які видаляють клітинні відходи та сторонні предмети, ковтаючи та перетравлюючи їх.
Дослідники, що стоять за градом відкриття з Університету Пенсільванії (штат Пенсільванія) у Філадельфії та Медичної школи Ікана на горі Синай у Нью-Йорку. Про свої знахідки вони пишуть нещодавно Журнал FASEB навчальна робота.
"У цій роботі ми показуємо, що коли мітохондріальна функція впливає, це не тільки впливає на вироблення енергії, але також викликає тип сигналу стресу, який викликає перевиробництво остеокластів", - говорить старший автор дослідження Нараян Г. Авадхані, професор біохімії. в школі ветеринарної медицини Пенна.
Деякі фактори навколишнього середовища, такі як куріння, вживання алкоголю та деякі ліки, які можуть погіршити функцію мітохондрій, також підвищують ризик розвитку остеопорозу.
Проф. Авадхані та його колеги припускають, що причиною може бути виявлений ними шлях сигналізації стресу.
Вони продемонстрували свої знахідки в лабораторно культивованих макрофагах та мишах з дисфункціональними мітохондріями.
Генерація та резорбція кісток
Остеопороз - це хвороба, яка призводить до того, що кістки стають менш щільними, більш пористими і ламкими. Це значно збільшує ризик переломів.
З віком у людей зростає ризик розвитку остеопорозу. Це пояснюється тим, що баланс між генерацією кістки та її резорбцією змінюється з віком.
На той час, коли більшість людей досягають 30-х років, їх щільність кісток досягла піку. Після цього щільність кісткової тканини знижується, оскільки баланс поступово сприяє розсмоктуванню протягом покоління.
За даними Міжнародного фонду остеопорозу (IOF), кожна третя жінка та кожен п’ятий чоловік старше 50 років зазнають перелому кістки через остеопороз.
Також за оцінками IOF, близько 75 мільйонів людей у США, Європі та Японії страждають на остеопороз, і що остеопороз призводить до понад 8,9 мільйонів переломів кісток на рік у всьому світі.
У своїй роботі автори пишуть, що шлях ретроградного передавання сигналів від мітохондрій до ядра (MtRS) допомагає клітинам адаптуватися до стресу.
Попереднє розслідування вже привело їх до виявлення, що спосіб запуску цього шляху може спонукати макрофаги диференціюватися в остеокласти, які розсмоктують кістку.
"Однак, - зазначають вони, - механізми, за допомогою яких макрофаги відчувають клітинний стрес і реагують на нього, залишаються незрозумілими".
Пошкоджені мітохондрії сприяють розвитку остеокластів
Щоб дослідити, як може бути пов’язано ураження мітохондрій, вони провели деякі експерименти на лабораторно культивованих мишачих макрофагах. Вони спричинили пошкодження макрофагів, порушуючи фермент, який називається цитохромоксидаза С, який допомагає регулювати вироблення енергії мітохондрій.
Це призвело до вивільнення макрофагів різних сигнальних молекул, які не тільки спровокували запалення, а й спонукали клітини диференціюватися в остеокласти.
Подальше обстеження показало, що щось особливе відбувалося з іншою молекулою, яка називається RANK-L. Генерація кісток вивільняє RANK-L, що викликає резорбцію кістки. Це допомагає зберегти баланс між двома процесами.
Однак команда виявила, що коли пошкоджені мітохондрії розсилали сигнали, макрофаги продовжували диференціюватися в остеокласти - і, як наслідок, сприяти резорбції кісток - навіть тоді, коли навколо не було багато RANK-L.
Остаточний набір тестів на мишачій моделі дисфункції мітохондрій підтвердив отримані результати.
Команда розглядає можливість подальших досліджень, щоб з'ясувати, чи збереження функції мітохондрій може зменшити ризик остеопорозу.
“У деяких аспектах мітохондріальна сигналізація стресу може навіть замінювати RANK-L. Цього ми зараз не знаємо, але ми плануємо розглянути це далі ".
Проф. Нараян Г. Авадхані
