Perché fumare e bere alcolici potrebbe aumentare il rischio di osteoporosi?
Recenti ricerche hanno scoperto un meccanismo cellulare che potrebbe aiutare a spiegare perché il fumo, l'alcol e altri fattori modificabili potrebbero aumentare il rischio di sviluppare l'osteoporosi della malattia ossea.
Il meccanismo spinge un tipo di cellula nel sistema immunitario a trasformarsi in osteoclasti, che sono un tipo di cellula che riassorbe o dissolve l'osso.
Sembra che i mitocondri, i minuscoli involucri che producono energia nelle cellule, inviino un segnale che innesca questo processo quando si è sotto stress.
Quando ciò accade nei mitocondri dei macrofagi, le cellule si trasformano in osteoclasti. I macrofagi sono cellule immunitarie prolifiche che rimuovono i rifiuti cellulari e gli oggetti estranei inghiottendoli e digerendoli.
I ricercatori dietro la scoperta provengono dall'Università della Pennsylvania (Penn) a Filadelfia e dalla Icahn School of Medicine al Mount Sinai nella città di New York. Scrivono delle loro scoperte in un recente FASEB Journal documento di studio.
"Mostriamo in questo documento che quando la funzione mitocondriale è influenzata, non solo influisce sulla produzione di energia, ma innesca anche un tipo di segnalazione di stress che induce la sovrapproduzione di osteoclasti", afferma l'autore senior dello studio Narayan G. Avadhani, professore di biochimica presso la Penn's School of Veterinary Medicine.
Alcuni dei fattori ambientali, come il fumo, il consumo di alcol e alcuni farmaci, che possono compromettere la funzione dei mitocondri, sembrano aumentare il rischio di osteoporosi.
Il Prof. Avadhani ei suoi colleghi suggeriscono che il percorso di segnalazione dello stress che hanno scoperto potrebbe essere la ragione.
Hanno dimostrato i loro risultati in macrofagi e topi coltivati in laboratorio con mitocondri disfunzionali.
Generazione e riassorbimento osseo
L'osteoporosi è una malattia che fa sì che le ossa diventino meno dense, più porose e fragili. Ciò aumenta significativamente il rischio di frattura.
Con l'avanzare dell'età, aumenta il rischio di sviluppare l'osteoporosi. Questo perché l'equilibrio tra la generazione ossea e il riassorbimento osseo cambia con l'età.
Quando la maggior parte delle persone raggiunge i 30 anni, la densità ossea ha raggiunto il picco. Successivamente, la densità ossea diminuisce poiché l'equilibrio favorisce gradualmente il riassorbimento rispetto alla generazione.
Secondo l'International Osteoporosis Foundation (IOF), 1 donna su 3 e 1 uomo su 5 di età superiore ai 50 anni subiranno una frattura ossea a causa dell'osteoporosi.
L'IOF stima inoltre che circa 75 milioni di persone negli Stati Uniti, in Europa e in Giappone soffrano di osteoporosi e che l'osteoporosi porti a oltre 8,9 milioni di fratture ossee all'anno in tutto il mondo.
Nel loro documento di studio, gli autori scrivono che la via di segnalazione retrograda mitocondri-nucleo (MtRS) aiuta le cellule ad adattarsi allo stress.
Un'indagine precedente li aveva già portati a scoprire che un modo per innescare questo percorso può indurre i macrofagi a differenziarsi in osteoclasti che riassorbono l'osso.
"Tuttavia", osservano, "i meccanismi attraverso i quali i macrofagi percepiscono e rispondono allo stress cellulare rimangono poco chiari".
I mitocondri danneggiati promuovono gli osteoclasti
Per esplorare come potrebbe essere coinvolto il danno mitocondriale, hanno condotto alcuni esperimenti su macrofagi di topi coltivati in laboratorio. Hanno indotto danni nei macrofagi interrompendo un enzima chiamato citocromo ossidasi C, che aiuta a regolare la produzione di energia mitocondriale.
Ciò ha indotto i macrofagi a rilasciare varie molecole di segnalazione che non solo hanno innescato l'infiammazione ma sembravano anche spingere le cellule a differenziarsi in osteoclasti.
Un ulteriore esame ha rivelato che qualcosa di strano stava accadendo con un'altra molecola chiamata RANK-L. La generazione ossea rilascia RANK-L, che innesca il riassorbimento osseo. Questo aiuta a mantenere l'equilibrio tra i due processi.
Tuttavia, il team ha scoperto che quando i mitocondri danneggiati inviavano segnali, i macrofagi continuavano a differenziarsi in osteoclasti e, di conseguenza, a promuovere il riassorbimento osseo, anche quando non c'era molto RANK-L in giro.
Una serie finale di test in un modello murino di disfunzione mitocondriale ha confermato i risultati.
Il team sta considerando di fare ulteriori studi per scoprire se preservare la funzione mitocondriale potrebbe ridurre il rischio di osteoporosi.
“Per alcuni aspetti, la segnalazione dello stress mitocondriale potrebbe persino sostituire il RANK-L. Questo non lo sappiamo ora, ma abbiamo in programma di esaminarlo ulteriormente ".
Prof. Narayan G. Avadhani
