La molecola chiave spiega perché le ossa si indeboliscono con l'età
Uno studio unico nel suo genere rivela che, con l'avanzare dell'età, i livelli di una certa molecola aumentano, il che mette a tacere un'altra molecola che crea ossa sane. Suggerisce inoltre che la correzione di questo squilibrio può migliorare la salute delle ossa, possibilmente offrendo nuove strade per il trattamento dell'osteoporosi.
L'osteoporosi colpisce circa 200 milioni di donne in tutto il mondo.
Si ritiene che una donna su 3 e 1 uomo su 5 di età pari o superiore a 50 anni subiscano una frattura ossea nel corso della vita a causa dell'osteoporosi.
Negli Stati Uniti, le stime indicano che 44 milioni di persone sopra i 50 anni convivono con la condizione, rendendola un grave problema di salute pubblica.
Una nuova ricerca ci avvicina alla comprensione del processo che porta alla degradazione ossea nell'osteoporosi ea potenziali nuovi modi in cui la condizione potrebbe essere affrontata.
I risultati spiegano una dinamica molecolare chiave che spiega la progressiva fragilità delle nostre ossa con l'avanzare dell'età.
Il dottor Sadanand Fulzele, un biologo osseo che lavora presso il Dipartimento di Chirurgia Ortopedica dell'Università Augusta in Georgia, è un ricercatore co-corrispondente e l'ultimo autore del nuovo articolo, che è stato pubblicato nel Giornale di gerontologia: scienze biologiche.
Zoomare su un piccolo colpevole molecolare
Il dottor Fulzele e colleghi spiegano il processo di formazione dell'osso, che inizia con le cellule staminali mesenchimali. Queste sono cellule staminali che possono essere trovate nel nostro midollo osseo e che possono continuare a formarsi come cartilagine, ossa o grasso nel midollo osseo.
Uno dei fattori che influenzano la forma che queste cellule alla fine assumeranno è una molecola di segnalazione chiamata fattore derivato dalle cellule stromali (SDF-1).
Precedenti ricerche dello stesso team avevano dimostrato quanto sia importante SDF-1 per la differenziazione delle cellule staminali mesenchimali nelle diverse cellule cruciali per la salute delle ossa.
Studi sia in vitro che in vivo condotti dai ricercatori hanno mostrato il ruolo chiave di questa molecola di segnalazione per la formazione ossea. L'SDF-1 è anche importante per la riparazione delle ossa e protegge le cellule ossee dallo stress ossidativo, che è lo squilibrio tra i radicali liberi e gli antiossidanti nel corpo che alla fine porta a danni e malattie al DNA.
Inoltre, studi precedenti avevano dimostrato che i livelli di SDF-1 diminuiscono nei topi che invecchiano; quindi, in questo studio, il dottor Fulzele e il team hanno voluto capire esattamente come sono regolati i livelli di questa molecola.
In alcune delle sue ricerche precedenti, il dottor Fulzele aveva dimostrato che una piccola molecola chiamata microRNA-141-3p impedisce alla vitamina C, un antiossidante chiave, di raggiungere le nostre cellule ossee.
Il team sapeva già che la molecola può impedire alle cellule staminali mesenchimali di differenziarsi in altre cellule, così come il fatto che microRNA-141-3p aumenta con l'età. Quindi, il dottor Fulzele e il team hanno ipotizzato che microRNA-141-3p abbassa SDF-1 e che questo è uno dei modi principali in cui questa piccola molecola ferma la formazione di ossa sane.
Ripristino della normale funzione ossea nonostante l'età
Per testare questo, il dottor Fulzele e colleghi hanno analizzato le cellule mesenchimali sia dell'uomo che dei topi. Nelle cellule giovani, hanno scoperto che i livelli di microRNA-141-3p erano bassi. Tuttavia, nelle vecchie cellule, i livelli di questa molecola erano triplicati. L'opposto era vero per i livelli di SDF-1.
Quindi, i ricercatori hanno iniettato microRNA-141-3p in cellule staminali mesenchimali ottenute da adulti di età compresa tra 18 e 40 anni, nonché da anziani di età compresa tra 60 e 85 anni sottoposti a chirurgia ortopedica.
L'iniezione di microRNA-141-3p ha fatto precipitare i livelli di SDF-1 e ha fatto sì che le cellule staminali producessero più grasso invece delle cellule ossee. Con l'età, spiegano i ricercatori, diventa più facile produrre cellule adipose anziché cellule ossee.
Inoltre, il team ha aggiunto microRNA-141-3p alle cellule ossee, il che ha peggiorato la funzione ossea. Tuttavia, l'applicazione di un inibitore microRNA-141-3p ha migliorato la funzione ossea.
I risultati, spiega il dottor Fulzele, suggeriscono che un giorno, l'utilizzo di un inibitore del microRNA-141-3p potrebbe aiutare le cellule staminali a continuare a differenziarsi in cellule ossee nonostante l'età e condizioni come l'osteoporosi.
L'inibitore, afferma il dottor Fulzele, “normalizza la funzione ossea. Riteniamo che [un] inibitore di grado clinico possa aiutarci a fare lo stesso nelle persone ".
"Se hai 20 anni e produci ossa fantastiche", aggiunge, "avresti ancora microRNA-141-3p nelle cellule staminali mesenchimali. Ma quando hai 81 anni e hai un osso più debole, ne hai molto di più ".
"Lo vuoi un po 'in quel punto debole", spiega il co-corrispondente autore dello studio, il dott. William D. Hill, un ricercatore di cellule staminali dell'Università di Augusta. I ricercatori affermano che stanno pianificando di spostare le loro scoperte in modelli preclinici, dove vogliono trovare modi per ripristinare livelli sani di microRNA-141-3p e SDF-1.
"Quello che stiamo cercando di fare è ridurlo dal punto in cui [microRNA-141-3p] è sovraespresso a causa di fattori come l'invecchiamento e lo stress ossidativo e la soppressione degli estrogeni, e riportarlo in un intervallo che consentirebbe effettivamente una maggiore normalità formazione ossea. "
Dr. William D. Hill
"Abbiamo identificato una serie di microRNA che cambiano nelle cellule staminali del midollo osseo con l'invecchiamento e stiamo andando dietro a ciascuno di questi per capire come funzionano", aggiunge il dott. Hill.
"Stiamo iniziando ad adottare più di un approccio ai sistemi biologici, [in base al quale] non stiamo solo cambiando una molecola bersaglio, ma osservando come questa rete di molecole viene modificata con l'età o la malattia e come possiamo raggiungerla e [...] ripristinarla questi diversi percorsi. "
