Mengapa merokok dan minum alkohol boleh meningkatkan risiko osteoporosis?
Penyelidikan baru-baru ini telah menemui mekanisme sel yang dapat membantu menjelaskan mengapa merokok, alkohol, dan faktor lain yang dapat diubah dapat meningkatkan risiko terkena osteoporosis penyakit tulang.
Mekanisme ini memacu jenis sel dalam sistem kekebalan tubuh untuk berubah menjadi osteoklas, yang merupakan jenis sel yang menyerap, atau melarutkan, tulang.
Tampaknya mitokondria, kandang kecil yang menghasilkan tenaga dalam sel, mengirimkan isyarat yang mencetuskan proses ini ketika berada dalam keadaan tertekan.
Apabila ini berlaku di mitokondria makrofag, sel-sel berubah menjadi osteoklas. Makrofag adalah sel imun yang produktif yang membuang sisa sel dan benda asing dengan menelan dan mencernanya.
Para penyelidik di sebalik penemuan itu berasal dari University of Pennsylvania (Penn) di Philadelphia dan Icahn School of Medicine di Mount Sinai di bandar New York. Mereka menulis mengenai penemuan mereka baru-baru ini Jurnal FASEB kertas kajian.
"Kami menunjukkan dalam makalah ini bahawa ketika fungsi mitokondria dipengaruhi, ia tidak hanya mempengaruhi pengeluaran tenaga tetapi juga memicu sejenis isyarat tekanan yang mendorong pengeluaran berlebihan osteoklas," kata penulis kajian senior Narayan G. Avadhani, yang merupakan profesor biokimia di Penn's School of Veterinary Medicine.
Beberapa faktor persekitaran, seperti merokok, minum alkohol, dan ubat-ubatan tertentu, yang dapat merosakkan fungsi mitokondria, juga muncul untuk meningkatkan risiko osteoporosis.
Prof Avadhani dan rakan-rakannya menunjukkan bahawa jalan memberi isyarat tekanan yang mereka temui boleh menjadi alasannya.
Mereka menunjukkan penemuan mereka di makrofag kultur makmal dan tikus dengan mitokondria yang tidak berfungsi.
Penjanaan dan penyerapan semula tulang
Osteoporosis adalah penyakit yang menyebabkan tulang menjadi kurang lebat dan lebih berpori dan rapuh. Ini secara signifikan meningkatkan risiko patah tulang.
Seiring bertambahnya usia, risiko mereka terkena osteoporosis meningkat. Ini kerana keseimbangan antara penghasilan tulang dan penyerapan tulang berubah mengikut usia.
Pada saat kebanyakan orang mencapai usia 30-an, kepadatan tulang mereka telah meningkat. Selepas itu, kepadatan tulang menurun kerana keseimbangan secara beransur-ansur menyokong penyerapan semula dari generasi ke generasi.
Menurut Yayasan Osteoporosis Antarabangsa (IOF), 1 dari 3 wanita dan 1 dari 5 lelaki berusia lebih dari 50 tahun akan mengalami patah tulang akibat osteoporosis.
IOF juga menganggarkan bahawa sekitar 75 juta orang di Amerika Syarikat, Eropah, dan Jepun mengalami osteoporosis dan osteoporosis menyebabkan lebih daripada 8.9 juta patah tulang setiap tahun di seluruh dunia.
Dalam makalah kajian mereka, penulis menulis bahawa jalur isyarat mitokondria-ke-nukleus retrograde (MtRS) membantu sel untuk menyesuaikan diri dengan tekanan.
Penyelidikan sebelumnya telah mendorong mereka untuk mengetahui bahawa cara mencetuskan jalan ini dapat mendorong makrofag membezakan menjadi osteoklas yang menyerap tulang.
"Namun," mereka mencatat, "mekanisme di mana makrofag merasakan dan bertindak balas terhadap tekanan sel tetap tidak jelas."
Mitokondria yang rosak mempromosikan osteoklas
Untuk mengetahui bagaimana kerosakan mitokondria mungkin berlaku, mereka menjalankan beberapa eksperimen pada makrofag tikus yang dikultur dengan makmal. Mereka menyebabkan kerosakan pada makrofag dengan mengganggu enzim yang disebut sitokrom oksidase C, yang membantu mengatur pengeluaran tenaga mitokondria.
Ini menyebabkan makrofag melepaskan pelbagai molekul isyarat yang tidak hanya memicu keradangan tetapi juga mendorong sel membezakan menjadi osteoklas.
Pemeriksaan lebih lanjut menunjukkan bahawa sesuatu yang aneh sedang berlaku dengan molekul lain yang disebut RANK-L. Penjanaan tulang melepaskan RANK-L, yang mencetuskan penyerapan semula tulang. Ini membantu menjaga keseimbangan antara kedua proses tersebut.
Walau bagaimanapun, pasukan mendapati bahawa ketika mitokondria yang rosak menghantar isyarat, makrofag terus membezakannya menjadi osteoklas - dan, sebagai akibatnya, mendorong penyerapan tulang - walaupun tidak ada banyak RANK-L di sekitarnya.
Satu set ujian terakhir dalam model tikus disfungsi mitokondria mengesahkan penemuan tersebut.
Pasukan ini mempertimbangkan untuk melakukan kajian lebih lanjut untuk mengetahui apakah memelihara fungsi mitokondria dapat mengurangkan risiko osteoporosis.
"Dalam beberapa aspek, isyarat stres mitokondria bahkan mungkin menggantikan RANK-L. Itu tidak kita ketahui sekarang, tetapi kita merancang untuk melihatnya lebih jauh. "
Prof Narayan G. Avadhani
