Avainmolekyyli selittää, miksi luut heikkenevät iän myötä
Ensimmäinen laatuaan oleva tutkimus paljastaa, että iän myötä tietyn molekyylin tasot kasvavat, mikä hiljentää toisen terveen luun muodostavan molekyylin. Se ehdottaa myös, että tämän epätasapainon korjaaminen voi parantaa luun terveyttä ja mahdollisesti tarjota uusia keinoja osteoporoosin hoitoon.
Osteoporoosi vaikuttaa noin 200 miljoonaan naiseseen maailmanlaajuisesti.
Yksi kolmesta naisesta ja yhden viidestä miehestä, jotka ovat yli 50-vuotiaita, uskotaan kokevan luunmurtuman elinaikanaan osteoporoosin seurauksena.
Yhdysvalloissa arvioiden mukaan 44 miljoonaa yli 50-vuotiasta ihmistä elää sairaudessa, mikä tekee siitä merkittävän kansanterveysongelman.
Uusi tutkimus tuo meidät lähemmäksi prosessin ymmärtämistä, joka johtaa luun hajoamiseen osteoporoosissa, ja potentiaalisiin uusiin tapoihin, joilla tilaan voidaan puuttua.
Tulokset selittävät avaimen molekyylidynamiikan, joka selittää luiden progressiivisen haurauden ikääntyessä.
Tohtori Sadanand Fulzele, luubiologi, joka työskentelee Georgian Augusta-yliopiston ortopedisen kirurgian osastolla, on vastaava tutkija ja viimeinen julkaisijan, joka julkaistiin julkaisussa Journal of Gerontology: Biologiset tieteet.
Lähentäminen pieneen molekyylisyyyn
Fulzele ja hänen kollegansa selittävät luun muodostumisprosessin - joka alkaa mesenkymaalisista kantasoluista. Nämä ovat kantasoluja, jotka löytyvät luuytimestämme ja jotka voivat muodostua rustoksi, luuksi tai luuytimen rasvaksi.
Yksi tekijöistä, jotka vaikuttavat näiden solujen muodostumiseen, on lopulta signalointimolekyyli, jota kutsutaan stroomasoluista peräisin olevaksi tekijäksi (SDF-1).
Saman ryhmän aikaisemmat tutkimukset olivat osoittaneet, kuinka tärkeä SDF-1 on mesenkymaalisten kantasolujen erilaistumiseen luun terveydelle ratkaiseviksi erilaisiksi soluiksi.
Tutkijoiden tekemät sekä in vitro että in vivo -tutkimukset osoittivat tämän signalointimolekyylin keskeisen roolin luun muodostumisessa. SDF-1 on tärkeä myös luun korjaamisessa ja suojaa luusoluja oksidatiiviselta stressiltä, mikä on vapaiden radikaalien ja antioksidanttien välinen epätasapaino kehossa, mikä lopulta johtaa DNA-vaurioihin ja sairauksiin.
Myös aiemmat tutkimukset olivat osoittaneet, että SDF-1-tasot laskevat ikääntyvissä hiirissä; joten tässä tutkimuksessa tohtori Fulzele ja tiimi halusivat ymmärtää tarkasti, miten tämän molekyylin tasoja säännellään.
Joissakin aikaisemmissa tutkimuksissaan tohtori Fulzele oli osoittanut, että pieni molekyyli, nimeltään microRNA-141-3p, estää C-vitamiinia, tärkeintä antioksidanttia, pääsemästä luusoluihimme.
Joukkue tiesi jo, että molekyyli voi estää mesenkymaaliset kantasolut erilaistumasta muihin soluihin, samoin kuin sen, että mikroRNA-141-3p kasvaa iän myötä. Joten, tohtori Fulzele ja tiimi olettivat, että microRNA-141-3p alentaa SDF-1: tä ja että tämä on yksi tärkeimmistä tavoista, joilla tämä pieni molekyyli pysäyttää terveellisen luun muodostumisen.
Luun normaalin toiminnan palauttaminen iästä huolimatta
Tämän testaamiseksi tohtori Fulzele ja kollegat analysoivat sekä ihmisten että hiirien mesenkymaalisia soluja. Nuorissa soluissa he havaitsivat, että mikroRNA-141-3p-tasot olivat alhaiset. Vanhoissa soluissa tämän molekyylin tasot olivat kuitenkin kolminkertaistuneet. SDF-1-tasoilla oli päinvastainen.
Sitten tutkijat injektoivat mikroRNA-141-3p: tä mesenkymaalisiin kantasoluihin, jotka oli saatu 18–40-vuotiailta aikuisilta sekä 60–85-vuotiailta, joille oli tehty ortopedinen leikkaus.
MikroRNA-141-3p: n injektointi sai SDF-1-tasot romahtamaan ja sai kantasolut tekemään enemmän rasvaa luusolujen sijaan. Iän myötä selittävät tutkijat, rasvasolujen tekeminen luusolujen sijasta on helpompaa.
Lisäksi joukkue lisäsi luusoluihin mikroRNA-141-3p: tä, mikä heikensi luun toimintaa. MikroRNA-141-3p-inhibiittorin käyttö paransi kuitenkin luun toimintaa.
Tulokset, selittää tohtori Fulzele, viittaavat siihen, että jonain päivänä mikroRNA-141-3p-estäjän käyttö voisi auttaa kantasoluja jatkamaan erilaistumista luusoluiksi iästä ja olosuhteista, kuten osteoporoosista huolimatta.
Inhibiittori, sanoo tohtori Fulzele, "normalisoi luun toimintaa. Uskomme, että [kliinisen tason estäjä voi auttaa meitä tekemään saman ihmisillä. "
"Jos olet 20-vuotias ja teet suuren luun", hän lisää, "sinulla olisi edelleen mikroRNA-141-3p mesenkymaalisissa kantasoluissasi. Mutta kun olet 81-vuotias ja teet heikompaa luita, sinulla on paljon enemmän sitä. "
"Haluat sen tavallaan tuossa makeassa paikassa", kertoo vastaava tutkimuksen kirjoittaja Dr. William D. Hill, kantasolututkija Augusta-yliopistosta. Tutkijat sanovat, että he aikovat siirtää havaintonsa prekliinisiin malleihin, joissa he haluavat löytää tapoja palauttaa terveelliset mikroRNA-141-3p- ja SDF-1-tasot.
"Yritämme tehdä sen, että valitsemme sen takaisin alas, missä [mikroRNA-141-3p: tä] yli-ilmentyy ikääntymisen, oksidatiivisen stressin ja estrogeenin tukahduttamisen takia, ja tuomme sen takaisin alueelle, joka mahdollistaisi tehokkaammin normaalin toiminnan. luun muodostuminen. "
Tohtori William D. Hill
"Olemme tunnistaneet useita mikroRNA: ita, jotka muuttuvat luuytimen kantasoluissa ikääntymisen myötä, ja aiomme näiden jokaisen jälkeen ymmärtää, miten ne toimivat", Dr. Hill lisää.
"Olemme alkaneet omaksua enemmän biologista järjestelmää koskevaa lähestymistapaa, [jolloin me] ei vain muuteta yhtä kohdemolekyyliä, vaan tarkastellaan, miten tämä molekyyliverkosto muuttuu iän tai sairauden myötä ja miten voimme saavuttaa ja [...] nollata näitä eri reittejä. "
