Mengapa merokok dan minum alkohol dapat meningkatkan risiko osteoporosis?
Penelitian terbaru telah menemukan mekanisme sel yang dapat membantu menjelaskan mengapa merokok, alkohol, dan faktor modifikasi lainnya dapat meningkatkan risiko pengembangan penyakit tulang osteoporosis.
Mekanisme tersebut memacu suatu jenis sel dalam sistem kekebalan untuk berubah menjadi osteoklas, yang merupakan jenis sel yang menyerap, atau melarutkan, tulang.
Tampaknya mitokondria, selungkup kecil yang menghasilkan energi dalam sel, mengirimkan sinyal yang memicu proses ini saat berada di bawah tekanan.
Ketika ini terjadi di mitokondria makrofag, sel berubah menjadi osteoklas. Makrofag adalah sel kekebalan produktif yang membuang limbah sel dan benda asing dengan menelan dan mencernanya.
Para peneliti di balik penemuan ini berasal dari Universitas Pennsylvania (Penn) di Philadelphia dan Fakultas Kedokteran Icahn di Gunung Sinai di kota New York. Mereka menulis tentang temuan mereka baru-baru ini Jurnal FASEB makalah studi.
“Kami menunjukkan dalam makalah ini bahwa ketika fungsi mitokondria terpengaruh, itu tidak hanya mempengaruhi produksi energi tetapi juga memicu jenis pensinyalan stres yang menginduksi kelebihan produksi osteoklas,” kata penulis studi senior Narayan G. Avadhani, yang merupakan profesor biokimia di Sekolah Kedokteran Hewan Penn.
Beberapa faktor lingkungan, seperti merokok, minum alkohol, dan obat-obatan tertentu, yang dapat mengganggu fungsi mitokondria, juga tampaknya meningkatkan risiko osteoporosis.
Prof Avadhani dan rekan-rekannya menyarankan bahwa jalur pensinyalan stres yang mereka temukan bisa menjadi alasannya.
Mereka mendemonstrasikan temuan mereka pada makrofag yang dibiakkan di laboratorium dan tikus dengan mitokondria disfungsional.
Pembentukan dan resorpsi tulang
Osteoporosis adalah penyakit yang menyebabkan tulang menjadi kurang padat dan lebih keropos serta rapuh. Ini secara signifikan meningkatkan risiko patah tulang.
Seiring bertambahnya usia, risiko terkena osteoporosis meningkat. Ini karena keseimbangan antara pembentukan tulang dan resorpsi tulang bergeser seiring bertambahnya usia.
Pada saat kebanyakan orang mencapai usia 30-an, kepadatan tulang mereka telah mencapai puncaknya. Setelah itu, kepadatan tulang menurun karena keseimbangan secara bertahap mendukung resorpsi dari generasi ke generasi.
Menurut International Osteoporosis Foundation (IOF), 1 dari 3 wanita dan 1 dari 5 pria di atas usia 50 tahun akan mengalami patah tulang akibat osteoporosis.
IOF juga memperkirakan bahwa sekitar 75 juta orang di Amerika Serikat, Eropa, dan Jepang menderita osteoporosis dan bahwa osteoporosis menyebabkan lebih dari 8,9 juta patah tulang per tahun di seluruh dunia.
Dalam makalah studi mereka, penulis menulis bahwa jalur pensinyalan retrograde mitokondria-ke-inti (MtRS) membantu sel untuk beradaptasi dengan stres.
Penyelidikan sebelumnya telah mengarahkan mereka untuk menemukan bahwa cara memicu jalur ini dapat menginduksi makrofag untuk berdiferensiasi menjadi osteoklas yang menyerap tulang.
"Namun," catat mereka, "mekanisme yang melaluinya makrofag merasakan dan merespons stres seluler masih belum jelas."
Mitokondria yang rusak mendorong osteoklas
Untuk mengeksplorasi bagaimana kerusakan mitokondria mungkin terlibat, mereka menjalankan beberapa eksperimen pada makrofag tikus yang dibudidayakan di laboratorium. Mereka menyebabkan kerusakan di makrofag dengan mengganggu enzim yang disebut sitokrom oksidase C, yang membantu mengatur produksi energi mitokondria.
Hal ini menyebabkan makrofag melepaskan berbagai molekul pemberi sinyal yang tidak hanya memicu peradangan tetapi juga muncul untuk mendorong sel berdiferensiasi menjadi osteoklas.
Pemeriksaan lebih lanjut mengungkapkan bahwa sesuatu yang aneh sedang terjadi dengan molekul lain yang disebut RANK-L. Pembentukan tulang melepaskan RANK-L, yang memicu resorpsi tulang. Ini membantu menjaga keseimbangan antara kedua proses.
Namun, tim menemukan bahwa ketika mitokondria yang rusak mengirimkan sinyal, makrofag terus berdiferensiasi menjadi osteoklas - dan, sebagai konsekuensinya, mendorong resorpsi tulang - bahkan ketika tidak ada banyak RANK-L di sekitarnya.
Satu set tes terakhir pada model tikus dari disfungsi mitokondria mengkonfirmasi temuan tersebut.
Tim sedang mempertimbangkan untuk melakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui apakah mempertahankan fungsi mitokondria dapat mengurangi risiko osteoporosis.
“Dalam beberapa hal, pensinyalan stres mitokondria bahkan dapat menggantikan RANK-L. Itu tidak kami ketahui sekarang, tapi kami berencana untuk menyelidikinya lebih jauh. "
Prof Narayan G. Avadhani
