Molekul kunci menjelaskan mengapa tulang melemah seiring bertambahnya usia
Sebuah penelitian pertama dari jenisnya mengungkapkan bahwa, seiring bertambahnya usia, kadar molekul tertentu meningkat, yang membungkam molekul lain yang menciptakan tulang yang sehat. Ini juga menunjukkan bahwa memperbaiki ketidakseimbangan ini dapat meningkatkan kesehatan tulang, kemungkinan menawarkan cara baru untuk mengobati osteoporosis.
Osteoporosis mempengaruhi sekitar 200 juta wanita di seluruh dunia.
Satu dari 3 wanita dan 1 dari 5 pria berusia 50 ke atas diperkirakan mengalami patah tulang seumur hidup mereka akibat osteoporosis.
Di Amerika Serikat, perkiraan menunjukkan bahwa 44 juta orang berusia di atas 50 tahun hidup dengan kondisi tersebut, menjadikannya masalah kesehatan masyarakat yang utama.
Penelitian baru membawa kita lebih dekat untuk memahami proses yang mengarah pada degradasi tulang pada osteoporosis dan cara-cara baru yang potensial untuk menangani kondisi tersebut.
Penemuan ini menjelaskan dinamika molekuler utama yang menjelaskan kerapuhan progresif tulang kita seiring bertambahnya usia.
Dr. Sadanand Fulzele, seorang ahli biologi tulang yang bekerja di Departemen Bedah Ortopedi di Universitas Augusta di Georgia, adalah peneliti koresponden dan penulis terakhir dari makalah baru, yang diterbitkan di Jurnal Gerontologi: Ilmu Biologi.
Memperbesar penyebab molekuler kecil
Fulzele dan koleganya menjelaskan proses pembentukan tulang - yang dimulai dengan sel induk mesenkim. Ini adalah sel punca yang dapat ditemukan di sumsum tulang kita dan dapat terus membentuk tulang rawan, tulang, atau lemak di sumsum tulang.
Salah satu faktor yang mempengaruhi pembentukan sel-sel ini pada akhirnya adalah molekul pensinyalan yang disebut faktor turunan sel-strom (SDF-1).
Penelitian sebelumnya oleh tim yang sama telah menunjukkan betapa pentingnya SDF-1 untuk diferensiasi sel induk mesenchymal menjadi sel-sel berbeda yang penting untuk kesehatan tulang.
Baik studi in vitro dan in vivo yang dilakukan oleh para peneliti menunjukkan peran kunci dari molekul pensinyalan ini untuk pembentukan tulang. SDF-1 juga penting untuk perbaikan tulang dan melindungi sel tulang dari stres oksidatif, yaitu ketidakseimbangan antara radikal bebas dan antioksidan dalam tubuh yang pada akhirnya menyebabkan kerusakan DNA dan penyakit.
Juga, penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa tingkat SDF-1 menurun pada tikus yang menua; jadi, dalam studi ini, Dr. Fulzele dan timnya ingin memahami dengan tepat bagaimana level molekul ini diatur.
Dalam beberapa penelitian sebelumnya, Dr. Fulzele telah menunjukkan bahwa molekul kecil yang disebut microRNA-141-3p menghentikan vitamin C, antioksidan utama, mencapai sel-sel tulang kita.
Tim sudah tahu bahwa molekul tersebut dapat menghentikan sel induk mesenkim berdiferensiasi menjadi sel lain, serta fakta bahwa microRNA-141-3p meningkat seiring bertambahnya usia. Jadi, Dr. Fulzele dan timnya berhipotesis bahwa microRNA-141-3p menurunkan SDF-1, dan ini adalah salah satu cara utama di mana molekul kecil ini menghentikan pembentukan tulang yang sehat.
Mengembalikan fungsi tulang normal meski sudah tua
Untuk mengujinya, Dr. Fulzele dan rekannya menganalisis sel mesenkim dari manusia dan tikus. Dalam sel muda, mereka menemukan bahwa tingkat microRNA-141-3p rendah. Namun, dalam sel tua, kadar molekul ini meningkat tiga kali lipat. Hal sebaliknya berlaku untuk level SDF-1.
Kemudian, para peneliti menyuntikkan microRNA-141-3p ke dalam sel induk mesenchymal yang diperoleh dari orang dewasa berusia 18-40 tahun, serta dari manula berusia 60-85 tahun yang telah menjalani operasi ortopedi.
Menyuntikkan microRNA-141-3p membuat kadar SDF-1 anjlok dan menyebabkan sel induk membuat lebih banyak lemak daripada sel tulang. Dengan bertambahnya usia, para peneliti menjelaskan, membuat sel lemak ketimbang sel tulang menjadi lebih mudah.
Selain itu, tim menambahkan microRNA-141-3p ke sel tulang, yang memperburuk fungsi tulang. Namun, penggunaan penghambat microRNA-141-3p meningkatkan fungsi tulang.
Penemuan ini, jelas Dr. Fulzele, memberi kesan bahwa suatu hari, menggunakan penghambat microRNA-141-3p dapat membantu sel induk terus berdiferensiasi menjadi sel tulang meskipun dalam usia dan kondisi seperti osteoporosis.
Penghambat, kata Dr. Fulzele, “menormalkan fungsi tulang. Kami pikir [a] penghambat tingkat klinis dapat membantu kami melakukan hal yang sama pada manusia. "
“Jika Anda berusia 20 tahun dan memiliki tulang yang bagus,” tambahnya, “Anda masih memiliki microRNA-141-3p di sel induk mesenchymal Anda. Tetapi ketika Anda berusia 81 tahun dan membuat tulang lebih lemah, Anda memiliki lebih banyak tulang. "
"Anda menginginkannya di sweet spot itu," jelas rekan penulis studi Dr. William D. Hill, seorang peneliti sel induk dari Universitas Augusta. Para peneliti mengatakan bahwa mereka berencana untuk memindahkan temuan mereka ke dalam model praklinis, di mana mereka ingin menemukan cara untuk memulihkan tingkat mikroRNA-141-3p dan SDF-1 yang sehat.
“Apa yang kami coba lakukan adalah memutar kembali ke bawah dari tempat [microRNA-141-3p] diekspresikan secara berlebihan karena faktor-faktor seperti penuaan dan stres oksidatif serta penekanan estrogen, dan membawanya kembali ke kisaran yang secara efektif memungkinkan lebih normal. formasi tulang. "
Dr. William D. Hill
“Kami telah mengidentifikasi sejumlah mikroRNA yang berubah dalam sel induk sumsum tulang seiring dengan penuaan dan kami mengejar masing-masing mikroRNA untuk memahami bagaimana mereka bekerja,” tambah Dr. Hill.
“Kami mulai mengambil lebih banyak pendekatan sistem biologis, [di mana kami] tidak hanya mengubah satu molekul target, tetapi melihat bagaimana jaringan molekul ini berubah seiring bertambahnya usia atau penyakit dan bagaimana kami dapat menjangkau dan [...] mengatur ulang jalur yang berbeda ini. "
