Hvorfor kan rygning og drikke alkohol øge risikoen for osteoporose?
Nyere forskning har afdækket en cellemekanisme, der kan hjælpe med at forklare, hvorfor rygning, alkohol og andre modificerbare faktorer kan øge risikoen for at udvikle knoglesygdommen osteoporose.
Mekanismen fremkalder en celletype i immunsystemet til at blive til osteoklaster, som er en celletype, der resorberer eller opløser knogler.
Det ser ud til, at mitokondrier, de små kabinetter, der producerer energi i celler, sender et signal, der udløser denne proces, når de er under stress.
Når dette sker i mitokondrier af makrofager, bliver cellerne til osteoklaster. Makrofager er frodige immunceller, der fjerner celleaffald og fremmedlegemer ved at sluge dem og fordøje dem.
Forskerne bag opdagelsen kommer fra University of Pennsylvania (Penn) i Philadelphia og Icahn School of Medicine på Mount Sinai i byen New York. De skriver om deres fund i en nylig FASEB Journal studieopgave.
"Vi viser i dette papir, at når mitokondriefunktion påvirkes, påvirker det ikke kun energiproduktion, men udløser også en type stresssignalering, der inducerer overproduktion af osteoklaster," siger seniorundersøgelsesforfatter Narayan G. Avadhani, der er professor i biokemi på Penn's School of Veterinary Medicine.
Nogle af de miljømæssige faktorer, såsom rygning, drikke alkohol og visse medikamenter, der kan forringe mitokondriernes funktion, ser også ud til at øge risikoen for osteoporose.
Prof. Avadhani og hans kolleger foreslår, at den signalvej, de afslørede, kunne være årsagen.
De demonstrerede deres fund i laboratoriedyrkede makrofager og mus med dysfunktionel mitokondri.
Knogegenerering og resorption
Osteoporose er en sygdom, der får knoglerne til at blive mindre tætte og mere porøse og sprøde. Dette øger risikoen for brud markant.
Når folk bliver ældre, øges deres risiko for at udvikle osteoporose. Dette skyldes, at balancen mellem knogledannelse og knogleresorption skifter med alderen.
Da de fleste når 30'erne, har deres knogletæthed toppet. Derefter falder knogletætheden, da balancen gradvis favoriserer resorption over generation.
Ifølge International Osteoporosis Foundation (IOF) vil 1 ud af 3 kvinder og 1 ud af 5 mænd over 50 år opleve en knoglebrud på grund af osteoporose.
IOF anslår også, at omkring 75 millioner mennesker i USA, Europa og Japan har osteoporose, og at osteoporose fører til mere end 8,9 millioner knoglebrud om året på verdensplan.
I deres studieoplæg skriver forfatterne, at mitokondrier-til-kerne retrograd signalering (MtRS) -vejen hjælper celler med at tilpasse sig stress.
En tidligere undersøgelse havde allerede ført dem til at opdage, at en måde at udløse denne vej kan få makrofager til at differentiere sig til osteoklaster, der resorberer knogle.
"Imidlertid," bemærker de, "mekanismer, hvorigennem makrofager fornemmer og reagerer på cellulær stress, forbliver uklare."
Beskadigede mitokondrier fremmer osteoklaster
For at undersøge, hvordan mitokondrie skader kan være involveret, kørte de nogle eksperimenter på laboratoriekulturerede musemakrofager. De inducerede skader i makrofagerne ved at forstyrre et enzym kaldet cytochromoxidase C, som hjælper med at regulere mitokondrie energiproduktion.
Dette fik makrofagerne til at frigive forskellige signalmolekyler, der ikke kun udløste betændelse, men også syntes at få cellerne til at differentiere sig til osteoklaster.
Yderligere undersøgelse afslørede, at der skete noget ejendommeligt med et andet molekyle kaldet RANK-L. Knogegenerering frigiver RANK-L, som udløser knogleresorption. Dette hjælper med at opretholde balancen mellem de to processer.
Teamet fandt imidlertid, at når de beskadigede mitokondrier sendte signaler, fortsatte makrofager at differentiere sig til osteoklaster - og som følge heraf fremme knogleresorption - selv når der ikke var meget RANK-L rundt.
Et sidste sæt tests i en musemodel af mitokondrie dysfunktion bekræftede resultaterne.
Holdet overvejer at udføre yderligere undersøgelser for at finde ud af, om bevarelse af mitokondriefunktion kan reducere risikoen for osteoporose.
”I nogle henseender kan mitokondrie-stresssignalering endda erstatte RANK-L. Det ved vi ikke nu, men vi planlægger at se nærmere på det. ”
Prof. Narayan G. Avadhani
