Η ανακάλυψη ενός νέου κυτταρικού μηχανισμού μπορεί πιθανώς να εξηγήσει γιατί το κάπνισμα, η κατανάλωση αλκοόλ, καθώς και άλλοι τροποποιήσιμοι παράγοντες κινδύνου αυξάνουν τον κίνδυνο οστεοπόρωσης.

Ο παραπάνω μηχανισμός έχει ως συνέπεια ένα είδος ανοσιακών κυττάρων να μετατρέπονται σε οστεοκλάστες, δηλαδή μία ομάδα κυττάρων που λύουν τα οστά. Όπως έχει παρατηρηθεί, τα μιτοχόνδρια, δηλαδή τα μικροσκοπικά σωματίδια που παράγουν ενέργεια στα κύτταρα, στέλνουν ένα σήμα που προκαλεί την παραπάνω ενέργεια, όταν εκτίθενται σε έντονο στρες.

Όταν το παραπάνω συμβαίνει στα μιτοχόνδρια των μακροφάγων, τα κύτταρα αυτά μετατρέπονται σε οστεοκλάστες. Τα μακροφάγα είναι κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που απομακρύνουν τα κυτταρικά απόβλητα και τα ξένα αντικείμενα μέσω πέψης.

Οι ερευνητές της παραπάνω μελέτης προέρχονται από το Πανεπιστήμιο της Πεννσυλβάνια στη Νέα Υόρκη και δημοσίευσαν τα αποτελέσματα στο επιστημονικό περιοδικό FASEB Journal.

«Δείξαμε στη μελέτη μας ότι όταν επηρεάζεται η μιτοχονδριακή λειτουργία, προκαλούνται αλλαγές τόσο στην πραγωγή ενέργειας όσο και στη σηματοδότηση που οδηγεί σε υπερβολική παραγωγή οστεοκλαστών», είπε ο επικεφαλής της έρευνας, Ναράιαν Αβαντάνι, καθηγητής βιοχημείας.

Ορισμένοι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως το κάπνισμα, η κατανάλωση αλκοόλ και κάποια φάρμακα που επηρεάζουν τη λειτουργία των μιτοχονδρίων, αυξάνουν επίσης τον κίνδυνο οστεοπόρωσης. Ο Αβαντάνι και οι συνεργάτες του δήλωσαν ότι η οδός σηματοδότησης του στρες που ανακάλυψαν μπορεί πιθανώς να αποτελεί την εξήγηση στο παραπάνω φαινόμενο.

Για να επιβεβαιώσουν τη θεωρία τους χρησιμοποίησαν μακροφάγα που είχαν αναπτυχθεί στο εργαστήριο και ποντίκια με δυσλειτουργικά μιτοχόνδρια.

Σχηματισμός και Απορρόφηση των Οστών

Η οστεοπόρωση είναι μία νόσος που σχετίζεται με μείωση της οστικής πυκνότητας και εύθραυστα οστά, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τον κίνδυνο καταγμάτων. Με την ηλικία, ο κίνδυνος οστεοπόρωσης αυξάνεται καθώς η παραγωγή οστικών κυττάρων μειώνεται, ενώ αντίστοιχα η απορρόφησή τους αυξάνεται.

Μέχρι την ηλικία των 30 ετών, η οστική πυκνότητα έχει φτάσει τη μέγιστη τιμή της. Μετά από την ηλικία αυτή, η οστική πυκνότητα παρουσιάζει σταδιακή μείωση με την ισορροπία παραγωγής/απορρόφησης να κλίνει προς την τελευταία.

Σύμφωνα με το International Osteoporosis Foundation (IOF), 1 στις 3 γυναίκες και 1 στους 5 άνδρες άνω των 50 ετών θα παρουσιάσει κάποια στιγμή κάταγμα εξ’αιτίας της οστεοπόρωσης. Ο ίδιος οργανισμός εκτιμά ότι σχεδόν 75 εκατομμύρια άτομα ασθενείς στο δυτικό κόσμο πάσχουν από οστεοπόρωση, ενώ στην τελευταία αποδίδονται σχεδόν 8.9 εκατομμύρια κατάγματα ετησίως.

Αναλύοντας τις παρατηρήσεις τους, οι επιστήμονες δήλωσαν ότι η οδός σηματοδότησης MtRS βοηθά τα κύτταρα να προσαρμοστούν στο στρες. Μία προηγούμενη έρευνά τους, είχε ήδη δείξει ότι η ενεργοποίηση της οδού αυτής μπορεί να προκαλέσει διαφοροποίηση των μακροφάγων σε οστεοκλάστες που απορροφούν τα οστά.

«Ωστόσο», όπως σημείωσαν, «οι μηχανισμοί μέσω των οποίων τα μακροφάγα αντιλαμβάνονται και αποκρίνονται στο κυτταρικό στρες δεν είναι ακόμα σαφείς».

Τα Μιτοχόνδρια που έχουν Υποστεί Βλάβες Προάγουν τους Οστεοκλάστες

Για να εξερευνήσουν τις επιδράσεις των βλαβών στα μιτοχόνδρια, έκαναν πειράματα σε μακροφάγα ποντικών που είχαν καλλιεργηθεί στο εργαστήριο. Προκάλεσαν βλάβες στα μακροφάγα παρεμβαίνοντας σε ένα ένζυμο που λέγεται κυτόχρωμη οξειδάση C, το οποίο βοηθά στη ρύθμιση της παραγωγής ενέργειας από τα μιτοχόνδρια.

Αυτό προκάλεσε απελευθέρωση σηματοδοτικών μορίων που προκαλούσαν φλεγμονή αλλά και διαφοροποίηση των κυττάρων σε οστεοκλάστες. Περαιτέρω διερεύνηση αποκάλυψε ότι συνέβαινε και κάτι άλλο με ένα μόριο που λέγεται RANK-L. Η παραγωγή οστικών κυττάρων προκαλεί απελευθέρωση του μορίου RANK-L το οποίο με τη σειρά του ενισχύει την απορρόφηση των οστών. Ο κύκλος αυτός βοηθά στη διατήρηση της ισορροπίας ανάμεσα στις δύο διαδικασίες.

Ωστόσο, η ομάδα διαπίστωσε ότι όταν τα μιτοχόνδρια που έχουν υποστεί βλάβες στέλνουν σήματα, τα μακροφάγα συνεχίζουν να διαφοροποιούνται σε οστεοκλάστες και κατά συνέπεια να ενισχύουν την οστική απορρόφηση ακόμα και επί απουσίας του μορίου RANK-L.

Ένα ακόμα πείραμα στα ποντίκια με τη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα. Η ομάδα σκοπεύει να κάνει και νέα πειράματα με σκοπό να διερευνήσει αν η διατήρηση της μιτοχονδριακής λειτουργίας μπορεί να προστατεύσει από την οστεοπόρωση.