Ключова молекула обяснява защо костите отслабват с възрастта
Първо по рода си проучване разкрива, че с напредването на възрастта нивата на определена молекула се увеличават, което заглушава друга молекула, която създава здрава кост. Той също така предполага, че коригирането на този дисбаланс може да подобри здравето на костите, евентуално да предложи нови пътища за лечение на остеопороза.
Остеопорозата засяга около 200 милиона жени по целия свят.
Счита се, че всяка трета жена и всеки пети мъж на възраст над 50 години преживяват костна фрактура през живота си в резултат на остеопороза.
В Съединените щати изчисленията показват, че 44 милиона души над 50 живеят с това състояние, което го прави основен проблем за общественото здраве.
Ново изследване ни доближава до разбирането на процеса, който води до деградация на костите при остеопороза и до потенциалните нови начини, по които може да се преодолее състоянието.
Констатациите обясняват ключова молекулярна динамика, която отчита прогресивната крехкост на нашите кости с напредването на възрастта.
Д-р Садананд Фулзеле, костен биолог, който работи в Катедрата по ортопедична хирургия в Университета Аугуста, Джорджия, е съизследовател и последен автор на новия доклад, публикуван в Вестник по геронтология: Биологични науки.
Мащабиране на малък молекулярен виновник
Д-р Фулзеле и колеги обясняват процеса на образуване на костите - който започва с мезенхимни стволови клетки. Това са стволови клетки, които могат да бъдат намерени в нашия костен мозък и които могат да продължат да се образуват като хрущял, кост или мазнина в костния мозък.
Един от факторите, които влияят върху образуването на тези клетки в крайна сметка ще бъде сигналната молекула, наречена фактор, получен от стромални клетки (SDF-1).
Предишни изследвания от същия екип показаха колко важен е SDF-1 за диференциацията на мезенхимните стволови клетки в различните клетки, решаващи за здравето на костите.
И проучванията in vitro и in vivo, проведени от изследователите, показват ключовата роля на тази сигнална молекула за образуването на костите. SDF-1 също е важен за възстановяването на костите и предпазва костните клетки от оксидативен стрес, което е дисбалансът между свободните радикали и антиоксидантите в организма, който в крайна сметка води до увреждане на ДНК и заболявания.
Също така, предишни проучвания показват, че нивата на SDF-1 намаляват при застаряващите мишки; така че в това проучване д-р Фулзеле и екипът искаха да разберат как точно се регулират нивата на тази молекула.
В някои от предишните си изследвания д-р Фулзеле е показал, че малка молекула, наречена микроРНК-141-3р, спира витамин С, ключов антиоксидант, да достигне до нашите костни клетки.
Екипът вече знаеше, че молекулата може да спре мезенхимните стволови клетки да се диференцират в други клетки, както и факта, че микроРНК-141-3р се увеличава с възрастта. И така, д-р Фулзеле и екипът предположиха, че microRNA-141-3p понижава SDF-1 и че това е един от основните начини, по които тази малка молекула спира образуването на здрави кости.
Възстановяване на нормалната костна функция въпреки възрастта
За да тества това, д-р Фулзеле и колеги анализираха мезенхимни клетки както от хора, така и от мишки. В младите клетки те откриха, че нивата на microRNA-141-3p са ниски. В старите клетки обаче нивата на тази молекула са се утроили. Обратното беше вярно за нивата на SDF-1.
След това изследователите инжектираха микроРНК-141-3р в мезенхимни стволови клетки, получени от възрастни на възраст 18–40 години, както и от възрастни хора на възраст 60–85 години, претърпели ортопедична операция.
Инжектирането на microRNA-141-3p направи нивата на SDF-1 отвесни и накара стволовите клетки да произвеждат повече мазнини вместо костни клетки. С възрастта, обясняват изследователите, правенето на мастни клетки, а не на костни клетки, става по-лесно.
Също така, екипът добави микроРНК-141-3p към костните клетки, което влоши костната функция. Прилагането на инхибитор на microRNA-141-3p обаче подобрява костната функция.
Констатациите, обяснява д-р Фулзеле, предполагат, че един ден, използвайки инхибитор на microRNA-141-3p може да помогне на стволовите клетки да продължат да се диференцират в костни клетки въпреки възрастта и състояния като остеопороза.
Инхибиторът, заявява д-р Фулзеле, „нормализира костната функция. Смятаме, че [a] инхибитор от клинична степен може да ни помогне да направим същото при хората. "
„Ако сте на 20 години и правите страхотна кост“, добавя той, „все още ще имате микроРНК-141-3p във вашите мезенхимни стволови клетки. Но когато си на 81 и правиш по-слаба кост, имаш много повече от нея. "
„Искате да е нещо като това сладко място“, обяснява съавторният автор на изследването д-р Уилям Д. Хил, изследовател на стволови клетки от университета Августа. Изследователите казват, че планират да преместят своите открития в предклинични модели, където искат да намерят начини за възстановяване на здравословни нива на микроРНК-141-3p и SDF-1.
„Това, което се опитваме да направим, е да го наберем обратно от мястото, където [microRNA-141-3p] е свръхекспресиран поради фактори като стареене и оксидативен стрес и потискане на естрогена, и да го върнем в диапазон, който ефективно би позволил по-нормално образуване на кости. "
Д-р Уилям Д. Хил
„Идентифицирахме редица микроРНК, които се променят в стволовите клетки на костния мозък със стареенето и ще преследваме всяка една от тях, за да разберем как работят“, добавя д-р Хил.
„Започваме да възприемаме по-скоро подход на биологични системи, [при което сме] не просто променяме една целева молекула, но разглеждаме как тази мрежа от молекули се променя с възрастта или заболяването и как можем да достигнем и [...] нулиране тези различни пътища. "
