Ein link zwischen Mitochondrien-Schäden und Osteoporose

Einige Risikofaktoren für Osteoporose wie ältere und weibliche oder haben eine Familiengeschichte der Zustand kann nicht vermieden werden. Aber andere können, wie das Rauchen von Zigaretten, Alkohol, Einnahme bestimmter Medikamente, oder ausgesetzt sind, Schadstoffe aus der Umwelt. Aber bis jetzt Forscher noch nicht gewonnen, ein festes Bild davon, wie diese Risiken verbinden sich mit Knochenverlust.

Eine neue Studie führte durch Forscher von der Penn School of Veterinary Medicine zeigt ein Mechanismus, durch den diese Faktoren und Osteoporose verbunden sein können. Schäden an Mitochondrien—wichtige zelluläre Organellen und Energieerzeuger führt zu einem Anstieg in der Schaffung von Zellen, die sogenannten Osteoklasten, die verantwortlich sind für den Abbau von Knochen, berichten die Forscher im FASEB Journal. Entdeckten Sie diese Effekte in Zellen in Kultur als auch in einem Tiermodell.

„In eine normale Person, den Prozess der Knochen-Abbau und Wiederaufbau verläuft in einer sehr ausgewogenen Weise, aber in einigen Menschen, die Sie irgendwie produzieren viel mehr Osteoklasten, und dies führt zu Knochenverlust und Osteoporose“, sagte Narayan Avadhani, ein Biochemiker an der Penn Vet und senior-Autor der Arbeit. „Wir zeigen in diesem Papier, dass, wenn die Funktion der Mitochondrien beeinträchtigt wird, es betrifft nicht nur die Energieerzeugung, sondern löst auch eine Art von stress-Signaltransduktion, induziert die Produktion von Osteoklasten.“

Avadhani lab hat untersucht die Wirkung der mitochondrialen Dysfunktion auf eine Vielzahl von Phänomenen, einschließlich Krebs und Erkrankungen der Leber. Hier, in Zusammenarbeit mit dem Labor von Mone Zaidi an der Icahn School of Medicine at Mount Sinai, nahmen die Wissenschaftler eine enge Blick auf, wie Probleme mit Mitochondrien betroffen, die eine Art von Immunzellen, bekannt als Makrophagen.

Makrophagen sind eine front für das Immunsystem, engulfing und verdauen fremde Eindringlinge in den Körper. Aber Makrophagen können auch zu diversifizieren, die Umwandlung in Osteoklasten wenn die richtigen Umstände vorliegen.

Um zu verstehen, wie die mitochondriale Schädigung könnte mit Osteoporose durch die Arbeit von Makrophagen, die Forscher induzierten Schäden zu einem Schlüssel-Enzym für die Energieproduktion in den Mitochondrien, Cytochrom-oxidase C, lab-grown-Maus-Makrophagen. Dabei führte die Makrophagen zur Freisetzung einer Vielzahl von signalmolekülen im Zusammenhang mit einer entzündlichen Reaktion und schien auch Sie zu ermutigen, zu gehen den Weg hinunter in Richtung Osteoklasten.

Schauen Sie genau auf, was Los war, beobachteten Sie eine Anomalie mit einem Schlüssel-Molekül, RANK-L, dass hilft bei der Regulierung des Knochen-Wiederaufbau und ist freigegeben von Knochen-bildenden Zellen als ein Mittel, induzieren Knochen brechen-down. Wenn die Mitochondrien geschädigt wurden, Wiesen Sie stress Signalisierung und verwandelte sich in Osteoklasten bei einer viel schnelleren rate, auch wenn RANK-L war zu gering. Diese Osteoklasten führte zu großen Preisen von Knochenresorption oder brechen.

„In mancher Hinsicht, mitochondrialen stress signaling kann auch ausgetauscht werden, RANK-L,“, sagt Avadhani. „Das wissen wir nicht, aber wir planen, um zu sehen, dass in so weiter.“

Die Forscher bestätigten Ihre Ergebnisse in einem Maus-Modell, die zeigen, dass Tiere mit einer mutation, führt zu dysfunktionalen Mitochondrien hatte eine erhöhte Produktion von Osteoklasten. Zudem Makrophagen hatten höhere Niveaus der Phagozytose, den Prozess, durch den die Zellen des Immunsystems verschlingen und „Essen“ Eindringlinge. Die Forscher glauben, dass diese erhöhte phagozytische Fähigkeit, verantwortlich sein könnte für einige andere physiologische Probleme, die entstehen können, in der Menschen mit Fehlern, in Ihren Mitochondrien.

Da einige der gleichen Umwelt-Risiko-Faktoren, die scheinen, zu fördern Osteoporose, wie das Rauchen und verschiedene Medikamente können auch Auswirkungen auf die mitochondriale Funktion, das team geht davon aus, dass dieser stress-signaling könnte, den Weg durch die Sie tätig sind, beeinflussen die Gesundheit der Knochen.