Proč může kouření a pití alkoholu zvyšovat riziko osteoporózy?
Nedávný výzkum odhalil buněčný mechanismus, který by mohl pomoci vysvětlit, proč by kouření, alkohol a další ovlivnitelné faktory mohly zvyšovat riziko vzniku osteoporózy kostních chorob.
Mechanismus podněcuje buněčný typ v imunitním systému k přeměně na osteoklasty, což je typ buňky, která resorbuje nebo rozpouští kost.
Zdá se, že mitochondrie, malé obaly, které produkují energii v buňkách, vysílají signál, který tento proces spouští, když je ve stresu.
Když k tomu dojde v mitochondriích makrofágů, buňky se změní na osteoklasty. Makrofágy jsou plodné imunitní buňky, které polykáním a trávením odstraňují buněčný odpad a cizí předměty.
Vědci, kteří za tímto objevem stojí, pocházejí z University of Pennsylvania (Penn) ve Filadelfii a Icahn School of Medicine na Mount Sinai ve městě New York. O svých zjištěních píšou v nedávné době FASEB Journal studijní práce.
„V tomto článku ukazujeme, že když je ovlivněna mitochondriální funkce, ovlivňuje to nejen produkci energie, ale také spouští typ stresové signalizace, která indukuje nadprodukci osteoklastů,“ říká hlavní autor studie Narayan G. Avadhani, který je profesorem biochemie na Pennově škole veterinárního lékařství.
Zdá se, že některé z environmentálních faktorů, jako je kouření, pití alkoholu a některé léky, které mohou narušit funkci mitochondrií, zvyšují riziko osteoporózy.
Prof. Avadhani a jeho kolegové naznačují, že důvodem může být dráha signalizující stres, kterou odhalili.
Ukázali své nálezy na laboratorně kultivovaných makrofágech a myších s nefunkčními mitochondriemi.
Generování a resorpce kostí
Osteoporóza je onemocnění, které způsobuje, že kosti jsou méně husté, porézní a křehčí. To významně zvyšuje riziko zlomeniny.
Jak lidé stárnou, zvyšuje se riziko vzniku osteoporózy. Je to proto, že rovnováha mezi tvorbou kostí a resorpcí kostí se mění s věkem.
V době, kdy většina lidí dosáhne svých 30 let, dosáhla jejich kostní hustota vrcholu. Poté hustota kostí klesá, protože rovnováha postupně upřednostňuje resorpci před generací.
Podle Mezinárodní nadace pro osteoporózu (IOF) dojde u 1 ze 3 žen a 1 z 5 mužů ve věku nad 50 let ke zlomenině kosti v důsledku osteoporózy.
IOF také odhaduje, že přibližně 75 milionů lidí ve Spojených státech, Evropě a Japonsku má osteoporózu a že osteoporóza vede na celém světě k více než 8,9 milionu zlomenin kostí.
Ve své studijní práci autoři píší, že retrográdní signální dráha mitochondrie k jádru (MtRS) pomáhá buňkám přizpůsobit se stresu.
Dřívější vyšetřování je již vedlo k objevu, že způsob spouštění této dráhy může přimět makrofágy k diferenciaci na osteoklasty, které resorbují kosti.
"Nicméně," poznamenávají, "mechanismy, jejichž prostřednictvím makrofágy snímají a reagují na buněčný stres, zůstávají nejasné."
Poškozené mitochondrie podporují osteoklasty
Aby prozkoumali, jak může docházet k poškození mitochondrií, provedli několik experimentů na laboratorních kultivovaných myších makrofágech. Způsobili poškození makrofágů narušením enzymu zvaného cytochromoxidáza C, který pomáhá regulovat produkci mitochondriální energie.
To způsobilo, že makrofágy uvolňovaly různé signální molekuly, které nejen spustily zánět, ale také se zdálo, že vyzývají buňky k diferenciaci na osteoklasty.
Další zkoumání odhalilo, že se s jinou molekulou zvanou RANK-L děje něco zvláštního. Kostní generace uvolňuje RANK-L, který spouští resorpci kostí. To pomáhá udržovat rovnováhu mezi těmito dvěma procesy.
Tým však zjistil, že když poškozené mitochondrie vyslaly signály, makrofágy se nadále diferencovaly na osteoklasty - a v důsledku toho podporovaly resorpci kostí - i když v okolí nebylo příliš RANK-L.
Konečná sada testů na myším modelu mitochondriální dysfunkce potvrdila zjištění.
Tým zvažuje provedení dalších studií, aby zjistil, zda by zachování mitochondriální funkce mohlo snížit riziko osteoporózy.
"V některých ohledech může mitochondriální stresová signalizace dokonce nahradit RANK-L." To teď nevíme, ale plánujeme se na to podívat dále. “
Prof. Narayan G. Avadhani
