Galvenā molekula izskaidro, kāpēc ar vecumu kauli vājinās
Pirmais šāda veida pētījums atklāj, ka, novecojot, noteiktas molekulas līmenis palielinās, kas apklusina citu molekulu, kas rada veselīgu kaulu. Tas arī liek domāt, ka šīs nelīdzsvarotības novēršana var uzlabot kaulu veselību, iespējams, piedāvājot jaunus veidus osteoporozes ārstēšanai.
Osteoporoze ietekmē apmēram 200 miljonus sieviešu visā pasaulē.
Tiek uzskatīts, ka osteoporozes rezultātā katrai trešajai sievietei un vienam no 5 vīriešiem vecumā no 50 gadiem ir kaulu lūzums dzīves laikā.
Saskaņā ar aplēsēm Amerikas Savienotajās Valstīs 44 miljoni cilvēku, kas vecāki par 50 gadiem, dzīvo ar šo stāvokli, padarot to par nozīmīgu sabiedrības veselības problēmu.
Jauni pētījumi ļauj mums tuvāk izprast procesu, kas noved pie kaulu noārdīšanās osteoporozes gadījumā, un potenciālajiem jaunajiem veidiem, kā šo stāvokli varētu novērst.
Atzinumi izskaidro galveno molekulāro dinamiku, kas izskaidro mūsu kaulu progresīvo trauslumu, kad mēs novecojam.
Dr. Sadanands Fulzele, kaulu biologs, kurš strādā Džordžijas štata Augusta universitātes Ortopēdiskās ķirurģijas nodaļā, ir līdzkorespondējošais pētnieks un pēdējais jaunā raksta autors, kas tika publicēts Gerontoloģijas žurnāls: Bioloģijas zinātnes.
Tuvināšana mazam molekulāram vainīgajam
Dr Fulzele un kolēģi izskaidro kaulu veidošanās procesu, kas sākas ar mezenhimālajām cilmes šūnām. Tās ir cilmes šūnas, kuras var atrast mūsu kaulu smadzenēs un kuras var veidoties kā skrimšļi, kauli vai tauki kaulu smadzenēs.
Viens no faktoriem, kas ietekmē šo šūnu veidošanos, ir signālmolekula, ko sauc par stromas šūnu atvasinātu faktoru (SDF-1).
Iepriekšējie tās pašas komandas pētījumi parādīja, cik svarīgs SDF-1 ir mezenhimālo cilmes šūnu diferenciācijai dažādās šūnās, kas ir izšķiroši kaulu veselībai.
Gan in vitro, gan in vivo pētījumi, ko veica pētnieki, parādīja šīs signālmolekulas galveno lomu kaulu veidošanā. SDF-1 ir svarīgs arī kaulu atjaunošanai un aizsargā kaulu šūnas no oksidatīvā stresa, kas ir nelīdzsvarotība starp brīvajiem radikāļiem un antioksidantiem organismā, kas galu galā noved pie DNS bojājumiem un slimībām.
Arī iepriekšējie pētījumi parādīja, ka novecojošām pelēm SDF-1 līmenis samazinās; tāpēc šajā pētījumā Dr Fulzele un komanda vēlējās precīzi saprast, kā tiek regulēts šīs molekulas līmenis.
Dažos savos iepriekšējos pētījumos Dr Fulzele parādīja, ka maza molekula, ko sauc par mikroRNS-141-3p, neļauj C vitamīnam, galvenajam antioksidantam, sasniegt mūsu kaulu šūnas.
Komanda jau zināja, ka molekula var apturēt mezenhimālo cilmes šūnu diferenciāciju citās šūnās, kā arī fakts, ka mikroRNS-141-3p palielinās līdz ar vecumu. Tātad, Dr Fulzele un komanda izvirzīja hipotēzi, ka microRNA-141-3p pazemina SDF-1 un ka tas ir viens no galvenajiem veidiem, kā šī mazā molekula aptur veselīgu kaulu veidošanos.
Neskatoties uz vecumu, atjauno normālu kaulu darbību
Lai to pārbaudītu, Dr Fulzele un kolēģi analizēja mezenhimālās šūnas gan no cilvēkiem, gan pelēm. Jaunajās šūnās viņi atklāja, ka mikroRNS-141-3p līmenis bija zems. Tomēr vecajās šūnās šīs molekulas līmenis bija trīskāršojies. Pretēji bija SDF-1 līmeņiem.
Tad pētnieki injicēja mikroRNS-141-3p mezenhimālajās cilmes šūnās, kas iegūtas no pieaugušajiem vecumā no 18 līdz 40 gadiem, kā arī no senioriem vecumā no 60 līdz 85 gadiem, kuriem tika veikta ortopēdiska operācija.
Injicējot mikroRNS-141-3p, SDF-1 līmenis samazinājās un cilmes šūnas kaulu šūnu vietā radīja vairāk tauku. Ar vecumu paskaidro pētnieki, padarot tauku šūnas, nevis kaulu šūnas, kļūst vieglāk.
Arī komanda pievienoja kaulu šūnām mikroRNS-141-3p, kas pasliktināja kaulu darbību. Tomēr, lietojot mikroRNS-141-3p inhibitoru, uzlabojās kaulu darbība.
Secinājumi, skaidro Dr Fulzele, liecina, ka kādu dienu, izmantojot mikroRNS-141-3p inhibitoru, cilmes šūnas varētu turpināt diferencēties kaulu šūnās, neskatoties uz vecumu un apstākļiem, piemēram, osteoporozi.
Inhibitors, norāda Dr. Fulzele, “normalizē kaulu darbību. Mēs domājam, ka [klīniskās pakāpes inhibitors var palīdzēt mums darīt to pašu cilvēkiem. ”
"Ja jums ir 20 gadi un jūs veidojat lielisku kaulu," viņš piebilst, "jūsu mezenhimālajās cilmes šūnās joprojām būtu mikroRNS-141-3p. Bet, kad tev ir 81 gads un kauls ir vājāks, tev tā ir daudz vairāk. ”
"Jūs vēlaties, lai tas it kā atrastos šajā saldajā vietā," skaidro līdzautora pētījuma autors Dr. Viljams D. Hils, cilmes šūnu pētnieks no Augusta universitātes. Pētnieki saka, ka viņi plāno pārvietot savus atklājumus uz preklīniskiem modeļiem, kur viņi vēlas atrast veidus, kā atjaunot veselīgu mikroRNS-141-3p un SDF-1 līmeni.
"Tas, ko mēs cenšamies darīt, ir izsaukt to atpakaļ no vietas, kur [mikroRNS-141-3p] tiek pārmērīgi izteikta tādu faktoru kā novecošanās un oksidatīvā stresa un estrogēna nomākšanas dēļ, un atgriezt to diapazonā, kas efektīvi ļautu normālākam darbam. kaulu veidošanās. ”
Dr William D. Hill
"Mēs esam identificējuši vairākas mikroRNS, kas, novecojot, mainās kaulu smadzeņu cilmes šūnās, un mēs sekojam katram no tiem, lai saprastu, kā viņi strādā," piebilst Dr Hill.
"Mēs sākam vairāk izmantot bioloģisko sistēmu pieeju, [ar kuru mēs] nemainām tikai vienu mērķa molekulu, bet aplūkojam, kā šis molekulu tīkls tiek mainīts līdz ar vecumu vai slimību un kā mēs varam piekļūt un [...] atiestatīt šos dažādos ceļus. ”
