Почему курение и употребление алкоголя могут повысить риск остеопороза?
Недавние исследования выявили клеточный механизм, который может помочь объяснить, почему курение, алкоголь и другие поддающиеся изменению факторы могут повысить риск развития остеопороза при болезни костей.
Этот механизм стимулирует превращение клеток иммунной системы в остеокласты, которые представляют собой тип клеток, которые резорбируют или растворяют кость.
Похоже, что митохондрии, крошечные оболочки, которые производят энергию в клетках, посылают сигнал, запускающий этот процесс, когда они находятся в состоянии стресса.
Когда это происходит в митохондриях макрофагов, клетки превращаются в остеокласты. Макрофаги - это плодовитые иммунные клетки, которые удаляют клеточные отходы и посторонние предметы, проглатывая и переваривая их.
Авторы открытия - представители Пенсильванского университета (Пенн) в Филадельфии и Медицинской школы Икана на горе Синай в городе Нью-Йорк. Они пишут о своих выводах в недавнем Журнал FASEB учебная работа.
«В этой статье мы показываем, что нарушение функции митохондрий не только влияет на выработку энергии, но и запускает тип стрессовой сигнализации, которая вызывает перепроизводство остеокластов», - говорит старший автор исследования Нараян Г. Авадхани, профессор биохимии. в Школе ветеринарной медицины Пенна.
Некоторые факторы окружающей среды, такие как курение, употребление алкоголя и некоторые лекарства, которые могут нарушать функцию митохондрий, также повышают риск остеопороза.
Профессор Авадхани и его коллеги предполагают, что причиной может быть обнаруженный ими путь передачи сигналов стресса.
Они продемонстрировали свои результаты на культивируемых в лаборатории макрофагах и мышах с дисфункциональными митохондриями.
Костеобразование и рассасывание
Остеопороз - это заболевание, при котором кости становятся менее плотными, более пористыми и хрупкими. Это значительно увеличивает риск перелома.
С возрастом возрастает риск развития остеопороза. Это связано с тем, что баланс между образованием костной ткани и резорбцией кости с возрастом смещается.
К 30 годам у большинства людей плотность костей достигает пика. После этого плотность кости снижается, поскольку баланс постепенно способствует резорбции, а не генерации.
По данным Международного фонда остеопороза (IOF), каждая третья женщина и каждый пятый мужчина старше 50 лет страдают переломом кости из-за остеопороза.
По оценке IOF, около 75 миллионов человек в США, Европе и Японии страдают остеопорозом, и что остеопороз приводит к более чем 8,9 миллионам переломов костей в год во всем мире.
В своей исследовательской работе авторы пишут, что путь ретроградной передачи сигналов от митохондрий к ядру (MtRS) помогает клеткам адаптироваться к стрессу.
Более раннее исследование уже привело их к открытию, что способ запуска этого пути может побудить макрофаги дифференцироваться в остеокласты, которые резорбируют кость.
«Однако, - отмечают они, - механизмы, с помощью которых макрофаги чувствуют клеточный стресс и реагируют на него, остаются неясными».
Поврежденные митохондрии способствуют развитию остеокластов
Чтобы изучить, как может быть связано повреждение митохондрий, они провели несколько экспериментов на культивируемых в лаборатории макрофагах мышей. Они вызывали повреждение макрофагов, разрушая фермент цитохромоксидаза С, который помогает регулировать выработку энергии митохондриями.
Это заставляло макрофаги высвобождать различные сигнальные молекулы, которые не только запускали воспаление, но и, по-видимому, побуждали клетки дифференцироваться в остеокласты.
Дальнейшее исследование показало, что с другой молекулой, получившей название RANK-L, происходит нечто необычное. Образование костей высвобождает RANK-L, который запускает резорбцию кости. Это помогает поддерживать баланс между двумя процессами.
Однако команда обнаружила, что, когда поврежденные митохондрии посылали сигналы, макрофаги продолжали дифференцироваться в остеокласты - и, как следствие, способствовали резорбции кости - даже когда RANK-L было мало.
Заключительный набор тестов на мышиной модели митохондриальной дисфункции подтвердил результаты.
Команда рассматривает возможность проведения дальнейших исследований, чтобы выяснить, может ли сохранение митохондриальной функции снизить риск остеопороза.
«В некоторых отношениях передача сигналов митохондриального стресса может даже заменить RANK-L. Этого мы сейчас не знаем, но планируем изучить это дополнительно ».
Проф. Нараян Г. Авадхани
