Pagrindinė molekulė paaiškina, kodėl kaulai silpsta su amžiumi
Pirmas tokio pobūdžio tyrimas atskleidžia, kad senstant tam tikros molekulės lygis didėja, o tai nutildo kitą molekulę, kuri sukuria sveiką kaulą. Tai taip pat rodo, kad šio disbalanso ištaisymas gali pagerinti kaulų sveikatą ir galbūt pasiūlyti naujų būdų osteoporozei gydyti.
Osteoporoze serga apie 200 milijonų moterų visame pasaulyje.
Manoma, kad kas trečia moteris ir 1 iš 5 50 metų ir vyresnių vyrų per visą gyvenimą patiria kaulų lūžį dėl osteoporozės.
Apskaičiuota, kad Jungtinėse Valstijose 44 milijonai žmonių, vyresnių nei 50 metų, gyvena su šia liga, todėl tai yra pagrindinė visuomenės sveikatos problema.
Nauji tyrimai priartina mus prie proceso, kuris lemia kaulų degradaciją osteoporozėje, ir galimų naujų būdų, kaip būtų galima išspręsti šią ligą, suvokimo.
Išvados paaiškina pagrindinę molekulinę dinamiką, kuri lemia progresuojantį mūsų kaulų silpnumą senstant.
Dr Sadanand Fulzele, kaulų biologas, dirbantis Augusta universiteto (Džordžija) Ortopedinės chirurgijos skyriuje, yra mokslo darbuotojas ir paskutinis naujojo straipsnio, kuris buvo paskelbtas leidinyje, autorius. Gerontologijos žurnalas: biologijos mokslai.
Priartinimas prie mažo molekulinio kaltininko
Dr. Fulzele ir jo kolegos paaiškina kaulų formavimosi procesą, kuris prasideda mezenchiminėmis kamieninėmis ląstelėmis. Tai yra kamieninės ląstelės, kurias galima rasti mūsų kaulų čiulpuose ir kurios gali formuotis kaip kremzlės, kaulai ar riebalai kaulų čiulpuose.
Vienas iš veiksnių, darančių įtaką formuojančioms šias ląsteles, ilgainiui yra signalinė molekulė, vadinama stromos ląstelių daromu faktoriumi (SDF-1).
Ankstesni tos pačios komandos tyrimai parodė, kiek SDF-1 yra svarbus mezenchiminių kamieninių ląstelių diferenciacijai į skirtingas ląsteles, kurios yra būtinos kaulų sveikatai.
Tyrėjų atlikti tyrimai in vitro ir in vivo parodė pagrindinį šios signalinės molekulės vaidmenį kaulų formavimuisi. SDF-1 taip pat svarbus kaulų atstatymui ir apsaugo kaulų ląsteles nuo oksidacinio streso, kuris yra disbalansas tarp laisvųjų radikalų ir antioksidantų organizme, galiausiai sukeliantis DNR pažeidimus ir ligas.
Be to, ankstesni tyrimai parodė, kad senėjančioms pelėms sumažėja SDF-1 lygis; Taigi šiame tyrime dr. Fulzele ir komanda norėjo tiksliai suprasti, kaip reguliuojami šios molekulės lygiai.
Kai kuriuose savo ankstesniuose tyrimuose dr. Fulzele parodė, kad maža molekulė, vadinama mikroRNR-141-3p, sustabdo vitamino C, pagrindinio antioksidanto, patekimą į mūsų kaulų ląsteles.
Komanda jau žinojo, kad molekulė gali sustabdyti mezenchiminių kamieninių ląstelių diferenciaciją į kitas ląsteles, taip pat tai, kad mikroRNR-141-3p didėja su amžiumi. Taigi, dr. Fulzele ir komanda iškėlė hipotezę, kad mikroRNR-141-3p mažina SDF-1, ir kad tai yra vienas iš pagrindinių būdų, kaip ši maža molekulė sustabdo sveiką kaulų formavimąsi.
Nepaisant amžiaus, atkuriama normali kaulų funkcija
Norėdami tai patikrinti, dr. Fulzele ir jo kolegos išanalizavo tiek žmonių, tiek pelių mezenchimines ląsteles. Jaunose ląstelėse jie nustatė, kad mikroRNR-141-3p lygis buvo žemas. Tačiau senose ląstelėse šios molekulės kiekis išaugo trigubai. SDF-1 lygiams buvo priešingai.
Tada mokslininkai suleido mikroRNR-141-3p į mezenchimines kamienines ląsteles, gautas iš 18–40 metų suaugusiųjų, taip pat iš 60–85 metų senjorų, kuriems buvo atlikta ortopedinė operacija.
Švirkščiant mikroRNR-141-3p, SDF-1 lygis smuko ir kamieninės ląstelės sukėlė daugiau riebalų, o ne kaulų ląsteles. Su amžiumi paaiškinkite tyrėjus, o riebalų ląsteles padaryti lengviau, nei kaulų.
Be to, komanda pridėjo mikroRNR-141-3p prie kaulų ląstelių, o tai pablogino kaulų funkciją. Tačiau taikant mikroRNR-141-3p inhibitorių pagerėjo kaulų funkcija.
Išvados, paaiškina dr. Fulzele, rodo, kad vieną dieną naudojant mikroRNR-141-3p inhibitorių kamieninės ląstelės galėtų toliau diferencijuotis į kaulų ląsteles, nepaisant amžiaus ir sąlygų, tokių kaip osteoporozė.
Inhibitorius, teigia dr. Fulzele, „normalizuoja kaulų funkciją. Manome, kad [klinikinio lygio inhibitorius gali padėti mums tą patį padaryti žmonėms “.
"Jei jums yra 20 metų ir jūs darote puikų kaulą", - priduria jis, - mesenchiminėse kamieninėse ląstelėse vis tiek turėtumėte mikroRNR-141-3p. Bet kai tau yra 81 metai ir kaulas silpnesnis, jo turi daug daugiau “.
"Jūs norite, kad tai būtų toje saldžioje vietoje", - paaiškina tyrimo autorius dr. Williamas D. Hillas, kamieninių ląstelių tyrinėtojas iš Augusta universiteto. Tyrėjai teigia, kad jie planuoja perkelti savo išvadas į ikiklinikinius modelius, kur nori rasti būdų, kaip atkurti sveiką mikroRNR-141-3p ir SDF-1 lygį.
„Tai, ką mes bandome padaryti, yra surinkti atgal iš ten, kur [mikroRNR-141-3p] yra per daug ekspresuojami dėl tokių veiksnių kaip senėjimas ir oksidacinis stresas bei estrogeno slopinimas, ir sugrąžinti jį į diapazoną, kuris veiksmingai leistų normaliau kaulų formavimasis “.
Daktaras Williamas D. Hillas
"Mes nustatėme daugybę mikroRNR, kurios senstant keičiasi kaulų čiulpų kamieninėse ląstelėse, ir sekame kiekvieną iš jų, kad suprastume, kaip jos veikia", - priduria dr. Hillas.
„Mes pradedame labiau taikyti biologinių sistemų metodą, pagal kurį mes keičiame ne tik vieną tikslinę molekulę, bet ir tai, kaip šis molekulių tinklas keičiasi dėl amžiaus ar ligos ir kaip mes galime pasiekti ir [...] atstatyti šiuos skirtingus kelius “.
