Molekul utama menerangkan mengapa tulang melemah seiring bertambahnya usia
Kajian pertama menunjukkan bahawa, ketika kita meningkat usia, tahap molekul tertentu meningkat, yang membungkam molekul lain yang menghasilkan tulang yang sihat. Ini juga menunjukkan bahawa membetulkan ketidakseimbangan ini dapat meningkatkan kesihatan tulang, mungkin menawarkan jalan baru untuk mengobati osteoporosis.
Osteoporosis menyerang sekitar 200 juta wanita di seluruh dunia.
Satu daripada 3 wanita dan 1 dari 5 lelaki berusia 50 tahun ke atas dianggap mengalami patah tulang sepanjang hayatnya akibat osteoporosis.
Di Amerika Syarikat, anggaran menunjukkan bahawa 44 juta orang berusia lebih dari 50 hidup dengan keadaan ini, menjadikannya masalah kesihatan awam yang utama.
Penyelidikan baru mendekatkan kita untuk memahami proses yang membawa kepada penurunan tulang dalam osteoporosis dan cara-cara baru yang berpotensi di mana keadaan itu dapat ditangani.
Penemuan ini menjelaskan dinamik molekul utama yang menyumbang kepada kelemahan tulang kita yang semakin meningkat seiring bertambahnya usia.
Dr. Sadanand Fulzele, ahli biologi tulang yang bekerja di Jabatan Pembedahan Ortopedik di Universiti Augusta di Georgia, adalah penyelidik yang sepadan dan pengarang terakhir makalah baru, yang diterbitkan di Jurnal Gerontologi: Sains Biologi.
Memperbesar pelakunya molekul kecil
Dr. Fulzele dan rakannya menjelaskan proses pembentukan tulang - yang bermula dengan sel stem mesenchymal. Ini adalah sel induk yang dapat dijumpai di sumsum tulang kita dan dapat terbentuk sebagai tulang rawan, tulang, atau lemak di sumsum tulang.
Salah satu faktor yang mempengaruhi pembentukan sel-sel ini akhirnya adalah molekul isyarat yang disebut faktor turunan sel-stromal (SDF-1).
Penyelidikan sebelumnya oleh pasukan yang sama menunjukkan betapa pentingnya SDF-1 untuk pembezaan sel stem mesenkim ke dalam sel yang berbeza yang penting untuk kesihatan tulang.
Kajian in vitro dan in vivo yang dilakukan oleh penyelidik menunjukkan peranan penting molekul isyarat ini untuk pembentukan tulang. SDF-1 juga penting untuk memperbaiki tulang dan melindungi sel-sel tulang dari tekanan oksidatif, yang merupakan ketidakseimbangan antara radikal bebas dan antioksidan dalam tubuh yang akhirnya menyebabkan kerosakan DNA dan penyakit.
Juga, kajian sebelumnya menunjukkan bahawa tahap SDF-1 menurun pada penuaan tikus; jadi, dalam kajian ini, Dr. Fulzele dan pasukan ingin memahami dengan tepat bagaimana tahap molekul ini diatur.
Dalam beberapa kajiannya yang lalu, Dr. Fulzele telah menunjukkan bahawa molekul kecil yang disebut microRNA-141-3p menghentikan vitamin C, antioksidan utama, daripada mencapai sel tulang kita.
Pasukan sudah mengetahui bahawa molekul dapat menghentikan sel induk mesenchymal daripada membezakan sel lain, dan juga fakta bahawa mikroRNA-141-3p meningkat seiring bertambahnya usia. Oleh itu, Dr. Fulzele dan pasukan membuat hipotesis bahawa microRNA-141-3p menurunkan SDF-1, dan ini adalah salah satu cara utama molekul kecil ini menghentikan pembentukan tulang yang sihat.
Memulihkan fungsi tulang yang normal walaupun berumur
Untuk menguji ini, Dr. Fulzele dan rakannya menganalisis sel mesenchymal dari manusia dan tikus. Pada sel muda, mereka mendapati bahawa tahap mikroRNA-141-3p rendah. Namun, pada sel lama, kadar molekul ini meningkat tiga kali ganda. Hal yang sebaliknya berlaku untuk tahap SDF-1.
Kemudian, para penyelidik menyuntikkan microRNA-141-3p ke dalam sel induk mesenchymal yang diperoleh dari orang dewasa berusia 18-40, dan juga dari orang tua berusia 60-85 tahun yang telah menjalani pembedahan ortopedik.
Menyuntik mikroRNA-141-3p menjadikan tahap SDF-1 merosot dan menyebabkan sel induk membuat lebih banyak lemak dan bukannya sel tulang. Dengan bertambahnya usia, jelaskan para penyelidik, menjadikan sel lemak dan bukannya sel tulang menjadi lebih mudah.
Juga, pasukan menambah microRNA-141-3p ke sel tulang, yang memperburuk fungsi tulang. Walau bagaimanapun, menggunakan perencat microRNA-141-3p meningkatkan fungsi tulang.
Penemuan itu, jelas Dr. Fulzele, menunjukkan bahawa suatu hari, menggunakan perencat microRNA-141-3p dapat membantu sel induk terus membezakan sel sel walaupun usia dan keadaan seperti osteoporosis.
Inhibitor, kata Dr. Fulzele, "menormalkan fungsi tulang. Kami fikir perencat kelas klinikal dapat membantu kami melakukan perkara yang sama pada orang. "
"Sekiranya anda berumur 20 tahun dan membuat tulang yang hebat," tambahnya, "anda masih akan mempunyai microRNA-141-3p dalam sel stem mesenkim anda. Tetapi ketika anda berusia 81 tahun dan membuat tulang lebih lemah, anda mempunyai lebih banyak dari itu. "
"Anda menginginkannya di tempat yang manis itu," jelas penulis kajian bersama Dr. William D. Hill, seorang penyelidik sel induk dari Universiti Augusta. Para penyelidik mengatakan bahawa mereka merancang untuk memindahkan penemuan mereka ke dalam model praklinikal, di mana mereka ingin mencari cara untuk memulihkan tahap mikroRNA-141-3p dan SDF-1 yang sihat.
"Apa yang kami coba lakukan adalah memanggilnya kembali dari mana [microRNA-141-3p] disuarakan secara berlebihan kerana faktor-faktor seperti penuaan dan tekanan oksidatif dan penekanan estrogen, dan membawanya kembali ke dalam julat yang secara berkesan membolehkan lebih normal pembentukan tulang. "
William D. Hill
"Kami telah mengenal pasti sejumlah mikroRNA yang berubah pada sel induk sumsum tulang dengan penuaan dan kami akan mengusahakan masing-masing untuk memahami bagaimana ia berfungsi," tambah Dr. Hill.
"Kami mulai mengambil lebih banyak pendekatan sistem biologi, [di mana kita] tidak hanya mengubah satu molekul sasaran, tetapi melihat bagaimana rangkaian molekul ini diubah dengan usia atau penyakit dan bagaimana kita dapat menjangkau dan [...] menetapkan semula jalan yang berbeza ini. "
