Anahtar molekül kemiklerin yaşla birlikte neden zayıfladığını açıklıyor
Türünün ilk örneği olan bir çalışma, yaşlandıkça, sağlıklı kemik oluşturan başka bir molekülü susturan belirli bir molekülün seviyelerinin arttığını ortaya koyuyor. Ayrıca, bu dengesizliği düzeltmenin kemik sağlığını iyileştirebileceğini ve muhtemelen osteoporozu tedavi etmek için yeni yollar sunabileceğini öne sürüyor.
Osteoporoz, dünya çapında yaklaşık 200 milyon kadını etkilemektedir.
50 yaş ve üzerindeki her 3 kadından biri ve her 5 erkekten 1'inin osteoporoz nedeniyle yaşamları boyunca kemik kırığı yaşadığı düşünülmektedir.
Amerika Birleşik Devletleri'nde tahminler, 50 yaşın üzerindeki 44 milyon insanın bu durumla yaşadığını ve bu durumun önemli bir halk sağlığı sorunu olduğunu gösteriyor.
Yeni araştırmalar bizi osteoporozda kemik bozulmasına yol açan süreci anlamaya ve bu durumun üstesinden gelebilecek potansiyel yeni yollara yaklaştırıyor.
Bulgular, yaşlandıkça kemiklerimizin giderek artan kırılganlığını açıklayan önemli bir moleküler dinamiği açıklıyor.
Georgia Augusta Üniversitesi Ortopedi Cerrahisi Bölümünde çalışan kemik biyoloğu Dr. Sadanand Fulzele, eş araştırmacısı ve yeni makalenin son yazarıdır. Gerontoloji Dergisi: Biyolojik Bilimler.
Küçük bir moleküler suçluyu yakınlaştırmak
Fulzele ve meslektaşları mezenkimal kök hücrelerle başlayan kemik oluşumu sürecini açıklıyor. Bunlar kemik iliğimizde bulunabilen ve kemik iliğinde kıkırdak, kemik veya yağ olarak oluşmaya devam edebilen kök hücrelerdir.
Bu hücrelerin oluşumunu etkileyen faktörlerden biri, sonunda alacağı stromal hücre türevi faktör (SDF-1) adı verilen bir sinyal molekülüdür.
Aynı ekip tarafından yapılan önceki araştırmalar, SDF-1'in mezenkimal kök hücrelerin kemik sağlığı için çok önemli olan farklı hücrelere farklılaşması için ne kadar önemli olduğunu göstermişti.
Araştırmacılar tarafından yürütülen hem in vitro hem de in vivo çalışmalar, bu sinyal molekülünün kemik oluşumu için anahtar rolünü gösterdi. SDF-1, kemik onarımı için de önemlidir ve kemik hücrelerini, vücuttaki serbest radikaller ve antioksidanlar arasındaki dengesizlik olan ve sonunda DNA hasarına ve hastalığına yol açan oksidatif stresten korur.
Ayrıca, önceki çalışmalar yaşlanan farelerde SDF-1 seviyelerinin düştüğünü göstermişti; bu nedenle, bu çalışmada, Dr. Fulzele ve ekibi bu molekül seviyelerinin nasıl düzenlendiğini tam olarak anlamak istedi.
Fulzele, eski araştırmalarının bazılarında, microRNA-141-3p adlı küçük bir molekülün, önemli bir antioksidan olan C vitamininin kemik hücrelerimize ulaşmasını engellediğini göstermişti.
Ekip, molekülün mezenkimal kök hücrelerin diğer hücrelere farklılaşmasını durdurabileceğini ve ayrıca microRNA-141-3p'nin yaşla birlikte arttığını zaten biliyordu. Bu nedenle, Dr. Fulzele ve ekibi microRNA-141-3p'nin SDF-1'i düşürdüğünü ve bunun, bu küçük molekülün sağlıklı kemik oluşumunu durdurmasının ana yollarından biri olduğunu varsaydılar.
Yaşa rağmen normal kemik fonksiyonunun eski haline getirilmesi
Bunu test etmek için, Dr. Fulzele ve meslektaşları hem insanlardan hem de farelerden mezenkimal hücreleri analiz ettiler. Genç hücrelerde, microRNA-141-3p seviyelerinin düşük olduğunu buldular. Ancak eski hücrelerde bu molekülün seviyeleri üç katına çıktı. Bunun tersi SDF-1 seviyeleri için geçerliydi.
Daha sonra, araştırmacılar microRNA-141-3p'yi 18-40 yaşlarındaki yetişkinlerden ve ortopedik cerrahi geçirmiş 60-85 yaşlarındaki yaşlılardan elde edilen mezenkimal kök hücrelere enjekte ettiler.
MikroRNA-141-3p'nin enjekte edilmesi SDF-1 seviyelerinin düşmesine neden oldu ve kök hücrelerin kemik hücreleri yerine daha fazla yağ yapmasına neden oldu. Araştırmacılara yaşla birlikte açıklayın, kemik hücreleri yerine yağ hücreleri yapmak daha kolay hale geliyor.
Ekip ayrıca kemik hücrelerine microRNA-141-3p ekledi ve bu da kemik fonksiyonunu kötüleştirdi. Bununla birlikte, bir microRNA-141-3p inhibitörünün uygulanması kemik fonksiyonunu iyileştirmiştir.
Dr. Fulzele, bulguların bir gün mikroRNA-141-3p inhibitörü kullanmanın yaşa ve osteoporoz gibi koşullara rağmen kök hücrelerin kemik hücrelerine farklılaşmaya devam etmesine yardımcı olabileceğini öne sürüyor.
İnhibitör, Dr. Fulzele, “kemik fonksiyonunu normalleştirir. [A] Klinik dereceli inhibitörün insanlarda aynısını yapmamıza yardımcı olabileceğini düşünüyoruz. "
"20 yaşında ve harika kemik yapıyorsanız," diye ekliyor, "mezenkimal kök hücrelerinizde hala microRNA-141-3p'ye sahip olacaksınız. Ancak 81 yaşında olduğunuzda ve daha zayıf kemik yaptığınızda, bundan daha fazlasına sahip olursunuz. "
Augusta Üniversitesi'nden bir kök hücre araştırmacısı olan eş-ilgili çalışmanın yazarı Dr. William D. Hill, “Onu o tatlı noktada istiyorsun” diye açıklıyor. Araştırmacılar bulgularını, sağlıklı mikroRNA-141-3p ve SDF-1 seviyelerini geri getirmenin yollarını bulmak istedikleri klinik öncesi modellere taşımayı planladıklarını söylüyorlar.
"Yapmaya çalıştığımız şey, yaşlanma ve oksidatif stres ve östrojenin baskılanması gibi faktörler nedeniyle [microRNA-141-3p] aşırı eksprese edildiği yerden geri çevirmek ve onu etkili bir şekilde daha normale izin verecek bir aralığa getirmek kemik oluşumu. "
Dr. William D. Hill
Dr. Hill, "Yaşlanma ile kemik iliği kök hücrelerinde değişen bir dizi mikroRNA belirledik ve bunların nasıl çalıştığını anlamak için bunların her birinin peşinden gidiyoruz" diye ekliyor.
"Daha çok biyolojik sistem yaklaşımını benimsemeye başlıyoruz, [bu sayede] sadece bir hedef molekülü değiştirmiyoruz, aynı zamanda bu molekül ağının yaş veya hastalıkla nasıl değiştiğine ve nasıl ulaşıp […] sıfırlayabileceğimize bakıyoruz. bu farklı yollar. "
