Põhimolekul selgitab, miks luud vananedes nõrgenevad
Esimene omataoline uuring näitab, et vananedes tõuseb teatud molekuli tase, mis vaigistab teise terve luu loova molekuli. Samuti soovitab see, et selle tasakaalustamatuse korrigeerimine võib parandada luude tervist, pakkudes uusi võimalusi osteoporoosi raviks.
Osteoporoos mõjutab kogu maailmas umbes 200 miljonit naist.
Arvatakse, et igal kolmandal naisel ja viiendal 50-aastastel ja vanematel meestel esineb osteoporoosi tagajärjel luumurd elu jooksul.
Ameerika Ühendriikides näitavad hinnangud, et 44 miljonit üle 50-aastast inimest elab selle haigusega, mistõttu on see oluline rahvatervise probleem.
Uued uuringud viivad meid lähemale protsessi, mis viib osteoporoosi luude lagunemiseni, mõistmisele ja potentsiaalsetele uutele viisidele, kuidas seda seisundit saaks lahendada.
Tulemused selgitavad peamist molekulaarset dünaamikat, mis arvestab vananedes meie luude progresseeruvat nõrkust.
Gruusias Augusta ülikooli ortopeediakirurgia osakonnas töötav kondibioloog dr Sadanand Fulzele on kaasvastav teadlane ja uue artikli viimane autor, mis ilmus Gerontoloogia ajakiri: bioloogiateadused.
Väikese molekulaarse süüdlase suumimine
Dr Fulzele ja tema kolleegid selgitavad luukoe moodustumise protsessi, mis algab mesenhümaalsetest tüvirakkudest. Need on tüvirakud, mida võib leida meie luuüdist ja mis võivad edasi areneda kõhre, luu või luuüdis oleva rasvana.
Üks teguritest, mis mõjutavad nende rakkude moodustumist, on signaalimolekul, mida nimetatakse stroomarakkudest saadud faktoriks (SDF-1).
Sama meeskonna varasemad uuringud näitasid, kui oluline on SDF-1 mesenhümaalsete tüvirakkude diferentseerumisel luude tervise seisukohalt üliolulisteks rakkudeks.
Nii in vitro kui ka in vivo uuringud, mille viisid läbi teadlased, näitasid selle signaalmolekuli võtmerolli luu moodustumisel. SDF-1 on oluline ka luude parandamiseks ja kaitseb luurakke oksüdatiivse stressi eest, mis on organismi tasakaalustamatus vabade radikaalide ja antioksüdantide vahel, mis viib lõpuks DNA kahjustuste ja haigusteni.
Samuti olid varasemad uuringud näidanud, et vananenud hiirtel langeb SDF-1 tase; nii et selles uuringus tahtsid dr Fulzele ja meeskond täpselt mõista, kuidas selle molekuli tasemed on reguleeritud.
Mõnes oma varasemas uuringus näitas dr Fulzele, et väike molekul nimega microRNA-141-3p takistab C-vitamiini, mis on peamine antioksüdant, jõudmist meie luurakkudesse.
Meeskond teadis juba, et molekul võib peatada mesenhümaalsete tüvirakkude eristumise teisteks rakkudeks, samuti asjaolu, et vanusega suureneb mikroRNA-141-3p. Niisiis oletasid dr Fulzele ja meeskond, et mikroRNA-141-3p alandab SDF-1 ja see on üks peamisi viise, kuidas see väike molekul peatab luu tervisliku moodustumise.
Luu normaalse funktsiooni taastamine hoolimata vanusest
Selle testimiseks analüüsisid dr Fulzele ja tema kolleegid nii inimeste kui ka hiirte mesenhümaalseid rakke. Noortes rakkudes leidsid nad, et mikroRNA-141-3p tase oli madal. Kuid vanades rakkudes oli selle molekuli tase kolmekordistunud. SDF-1 tasemete puhul oli vastupidi.
Seejärel süstisid teadlased mikroRNA-141-3p mesenhümaalsetesse tüvirakkudesse, mis olid saadud täiskasvanutelt vanuses 18–40 aastat, samuti 60–85-aastastelt eakatelt, kellele oli tehtud ortopeediline operatsioon.
MikroRNA-141-3p süstimine muutis SDF-1 taseme languseks ja põhjustas tüvirakkudes luurakkude asemel rohkem rasva. Vanusega selgitavad teadlased, et rasvarakkude, mitte luurakkude valmistamine muutub lihtsamaks.
Samuti lisas meeskond luurakkudele mikroRNA-141-3p, mis halvendas luu funktsiooni. Kuid mikroRNA-141-3p inhibiitori rakendamine parandas luu funktsiooni.
Dr Fulzele selgitab, et leiud viitavad sellele, et ühel päeval võib mikroRNA-141-3p inhibiitori kasutamine aidata tüvirakkudel jätkata luurakkudeks diferentseerumist hoolimata vanusest ja tingimustest, näiteks osteoporoos.
Inhibiitor, väidab dr Fulzele, „normaliseerib luu tööd. Me arvame, et [kliinilise taseme inhibiitor võib aidata inimestel sama teha. "
"Kui olete 20-aastane ja teete suurepärase luu," lisab ta, "oleks teie mesenhümaalsetes tüvirakkudes endiselt mikroRNA-141-3p. Kuid kui olete 81-aastane ja teete nõrgema luu, on teil seda palju rohkem. "
"Sa tahad, et see oleks justkui selles magusas kohas," selgitab kaasvastav uuringu autor dr William D. Hill, Augusta ülikooli tüvirakkude uurija. Teadlaste sõnul kavatsevad nad oma leiud viia prekliinilistesse mudelitesse, kus nad soovivad leida viise mikroRNA-141-3p ja SDF-1 tervisliku taseme taastamiseks.
"Mida me proovime teha, on valida see tagasi sealt, kus [mikroRNA-141-3p on] üleekspresseeritud selliste tegurite tõttu nagu vananemine ja oksüdatiivne stress ning östrogeeni supressioon, ja viia see tagasi vahemikku, mis võimaldaks tõhusamalt normaalsemat luukoe moodustumine. ”
Dr William D. Hill
"Oleme tuvastanud hulga mikroRNA-sid, mis muutuvad luuüdi tüvirakkudes vananedes, ja järgime neid kõiki, et mõista nende toimimist," lisab dr Hill.
"Me hakkame kasutama rohkem bioloogiliste süsteemide lähenemisviisi, [mis tähendab, et me muudame] mitte ainult ühte sihtmolekuli, vaid vaatame, kuidas seda molekulivõrku vanuse või haigusega muudetakse ja kuidas me saame sellesse jõuda ja [...] lähtestada neid erinevaid radu. "
