Hvorfor kan røyking og drikking av alkohol øke risikoen for osteoporose?
Nyere forskning har avdekket en cellemekanisme som kan bidra til å forklare hvorfor røyking, alkohol og andre modifiserbare faktorer kan øke risikoen for å utvikle bein sykdommen osteoporose.
Mekanismen sporer en celletype i immunforsvaret til å bli til osteoklaster, som er en celletype som resorberer eller løser opp bein.
Det ser ut til at mitokondrier, de små innhegningene som produserer energi i celler, sender ut et signal som utløser denne prosessen når de er under stress.
Når dette skjer i mitokondriene til makrofager, blir cellene til osteoklaster. Makrofager er frodige immunceller som fjerner celleavfall og fremmedlegemer ved å svelge og fordøye dem.
Forskerne bak oppdagelsen hagler fra University of Pennsylvania (Penn) i Philadelphia og Icahn School of Medicine ved Mount Sinai i byen New York. De skriver om funnene sine i et nylig FASEB Journal studieoppgave.
"Vi viser i denne artikkelen at når mitokondriell funksjon påvirkes, påvirker den ikke bare energiproduksjonen, men også en type stresssignalisering som induserer overproduksjon av osteoklaster," sier seniorstudieforfatter Narayan G. Avadhani, som er professor i biokjemi. ved Penn's School of Veterinary Medicine.
Noen av miljøfaktorene, som røyking, drikking av alkohol og visse medisiner, som kan svekke mitokondriens funksjon, ser også ut til å øke risikoen for osteoporose.
Prof. Avadhani og hans kolleger antyder at stresssignalveien de avdekket kan være årsaken.
De demonstrerte sine funn i laboratoriekulturerte makrofager og mus med dysfunksjonelle mitokondrier.
Bengenerering og resorpsjon
Osteoporose er en sykdom som får bein til å bli mindre tette og mer porøse og sprø. Dette øker risikoen for brudd betydelig.
Når folk eldes, øker risikoen for å utvikle osteoporose. Dette er fordi balansen mellom beingenerering og benresorpsjon skifter med alderen.
Når folk flest når 30-årene, har bentettheten toppet seg. Etter det synker bentettheten ettersom balansen gradvis favoriserer resorpsjon over generasjon.
I følge International Osteoporosis Foundation (IOF) vil 1 av 3 kvinner og 1 av 5 menn over 50 år oppleve et beinbrudd på grunn av osteoporose.
IOF anslår også at rundt 75 millioner mennesker i USA, Europa og Japan har osteoporose, og at osteoporose fører til mer enn 8,9 millioner beinbrudd per år over hele verden.
I studiepapiret skriver forfatterne at mitokondri-til-kjerne retrograd signalering (MtRS) -veien hjelper celler til å tilpasse seg stress.
En tidligere undersøkelse hadde allerede ført til at de oppdaget at en måte å utløse denne veien kan få makrofager til å skille seg ut i osteoklaster som resorberer bein.
"Imidlertid," bemerker de, "mekanismer der makrofager fornemmer og reagerer på cellulært stress, forblir uklare."
Skadede mitokondrier fremmer osteoklaster
For å utforske hvordan mitokondriell skade kan være involvert, kjørte de noen eksperimenter på laboratoriedyrkede musemakrofager. De induserte skader i makrofager ved å forstyrre et enzym kalt cytokromoksidase C, som hjelper til med å regulere mitokondrie energiproduksjon.
Dette førte til at makrofager frigjorde forskjellige signalmolekyler som ikke bare utløste betennelse, men som også så ut til å be cellene om å skille seg ut i osteoklaster.
Videre undersøkelse viste at noe særegent skjedde med et annet molekyl som heter RANK-L. Bengenerering frigjør RANK-L, som utløser beinresorpsjon. Dette er med på å holde balansen mellom de to prosessene.
Teamet fant imidlertid at når de skadede mitokondriene sendte ut signaler, fortsatte makrofager å skille seg ut i osteoklaster - og følgelig fremme beinresorpsjon - selv når det ikke var mye RANK-L rundt.
Et siste sett med tester i en musemodell for mitokondrie dysfunksjon bekreftet funnene.
Teamet vurderer å gjøre ytterligere studier for å finne ut om bevaring av mitokondriell funksjon kan redusere risikoen for osteoporose.
“I noen henseender kan mitokondrie-stresssignalering til og med erstatte RANK-L. Det vet vi ikke nå, men vi planlegger å se nærmere på det. "
Prof. Narayan G. Avadhani
