Phân tử chính giải thích tại sao xương yếu đi theo tuổi tác
Một nghiên cứu đầu tiên cho thấy rằng, khi chúng ta già đi, mức độ của một phân tử nhất định tăng lên, điều này làm im lặng một phân tử khác tạo ra xương khỏe mạnh. Nó cũng cho thấy rằng việc điều chỉnh sự mất cân bằng này có thể cải thiện sức khỏe của xương, có thể mang lại những con đường mới để điều trị loãng xương.
Loãng xương ảnh hưởng đến khoảng 200 triệu phụ nữ trên toàn thế giới.
Một trong 3 phụ nữ và 1/5 nam giới từ 50 tuổi trở lên được cho là bị gãy xương trong đời do hậu quả của bệnh loãng xương.
Tại Hoa Kỳ, ước tính chỉ ra rằng 44 triệu người trên 50 tuổi sống chung với tình trạng này, khiến nó trở thành một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn.
Nghiên cứu mới giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình dẫn đến thoái hóa xương trong bệnh loãng xương và những cách thức mới tiềm năng để giải quyết tình trạng này.
Các phát hiện giải thích một động lực phân tử quan trọng giải thích cho sự yếu dần của xương khi chúng ta già đi.
Tiến sĩ Sadanand Fulzele, một nhà sinh học xương làm việc tại Khoa Phẫu thuật Chỉnh hình tại Đại học Augusta ở Georgia, là đồng nghiên cứu và là tác giả cuối cùng của bài báo mới, được xuất bản trên tạp chí Tạp chí Lão khoa: Khoa học Sinh học.
Phóng to thủ phạm phân tử nhỏ
Tiến sĩ Fulzele và các đồng nghiệp giải thích quá trình hình thành xương - bắt đầu từ các tế bào gốc trung mô. Đây là những tế bào gốc có thể được tìm thấy trong tủy xương của chúng ta và có thể tiếp tục hình thành dưới dạng sụn, xương hoặc chất béo trong tủy xương.
Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành các tế bào này cuối cùng sẽ sử dụng là một phân tử tín hiệu được gọi là yếu tố có nguồn gốc từ tế bào mô đệm (SDF-1).
Nghiên cứu trước đây của cùng một nhóm đã chỉ ra tầm quan trọng của SDF-1 đối với việc phân biệt tế bào gốc trung mô thành các tế bào khác nhau, rất quan trọng đối với sức khỏe của xương.
Cả hai nghiên cứu in vitro và in vivo được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của phân tử tín hiệu này đối với sự hình thành xương. SDF-1 cũng rất quan trọng đối với việc sửa chữa xương và bảo vệ các tế bào xương khỏi stress oxy hóa, đó là sự mất cân bằng giữa các gốc tự do và chất chống oxy hóa trong cơ thể, cuối cùng dẫn đến tổn thương DNA và bệnh tật.
Ngoài ra, các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng mức độ SDF-1 giảm ở những con chuột già; vì vậy, trong nghiên cứu này, Tiến sĩ Fulzele và nhóm muốn hiểu chính xác mức độ của phân tử này được điều chỉnh như thế nào.
Trong một số nghiên cứu trước đây của mình, Tiến sĩ Fulzele đã chỉ ra rằng một phân tử nhỏ được gọi là microRNA-141-3p ngăn chặn vitamin C, một chất chống oxy hóa quan trọng, tiếp cận các tế bào xương của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu đã biết rằng phân tử này có thể ngăn tế bào gốc trung mô biệt hóa thành các tế bào khác, cũng như thực tế là microRNA-141-3p tăng lên theo tuổi tác. Vì vậy, Tiến sĩ Fulzele và nhóm nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng microRNA-141-3p làm giảm SDF-1 và đây là một trong những cách chính mà phân tử nhỏ này ngăn chặn sự hình thành xương khỏe mạnh.
Phục hồi chức năng xương bình thường bất chấp tuổi tác
Để kiểm tra điều này, Tiến sĩ Fulzele và các đồng nghiệp đã phân tích các tế bào trung mô của cả người và chuột. Trong các tế bào trẻ, họ nhận thấy rằng mức độ microRNA-141-3p thấp. Tuy nhiên, trong các tế bào cũ, mức độ của phân tử này đã tăng gấp ba lần. Điều ngược lại đã đúng với các cấp SDF-1.
Sau đó, các nhà nghiên cứu tiêm microRNA-141-3p vào tế bào gốc trung mô thu được từ những người trưởng thành từ 18–40 tuổi, cũng như từ những người cao niên 60–85 tuổi đã trải qua phẫu thuật chỉnh hình.
Việc tiêm microRNA-141-3p làm cho mức độ SDF-1 giảm mạnh và khiến các tế bào gốc tạo ra nhiều chất béo hơn thay vì các tế bào xương. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng theo tuổi tác, việc tạo ra các tế bào mỡ thay vì tế bào xương trở nên dễ dàng hơn.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã bổ sung microRNA-141-3p vào các tế bào xương, làm suy giảm chức năng của xương. Tuy nhiên, áp dụng chất ức chế microRNA-141-3p đã cải thiện chức năng xương.
Tiến sĩ Fulzele giải thích, phát hiện này cho thấy một ngày nào đó, sử dụng chất ức chế microRNA-141-3p có thể giúp tế bào gốc tiếp tục biệt hóa thành tế bào xương bất chấp tuổi tác và các tình trạng như loãng xương.
Tiến sĩ Fulzele cho biết chất ức chế này “bình thường hóa chức năng của xương. Chúng tôi nghĩ rằng [một] chất ức chế cấp độ lâm sàng có thể giúp chúng tôi làm điều tương tự ở mọi người. "
“Nếu bạn 20 tuổi và tạo ra một bộ xương tuyệt vời,” ông nói thêm, “bạn vẫn sẽ có microRNA-141-3p trong tế bào gốc trung mô của mình. Nhưng khi bạn 81 tuổi và xương yếu đi, bạn sẽ bị nhiều hơn. "
“Bạn muốn nó xuất hiện ở điểm ngọt ngào đó,” đồng tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ William D. Hill, một nhà nghiên cứu tế bào gốc từ Đại học Augusta, giải thích. Các nhà nghiên cứu nói rằng họ đang có kế hoạch chuyển những phát hiện của mình sang các mô hình tiền lâm sàng, nơi họ muốn tìm cách khôi phục mức độ lành mạnh của microRNA-141-3p và SDF-1.
“Những gì chúng tôi đang cố gắng làm là điều chỉnh nó trở lại từ nơi [microRNA-141-3p] bị biểu hiện quá mức do các yếu tố như lão hóa và căng thẳng oxy hóa và ức chế estrogen, và đưa nó trở lại một phạm vi hiệu quả cho phép bình thường hơn tạo xương. ”
Tiến sĩ William D. Hill
Tiến sĩ Hill cho biết thêm: “Chúng tôi đã xác định được một số microRNA thay đổi trong tế bào gốc tủy xương do lão hóa và chúng tôi sẽ theo dõi từng loại trong số này để hiểu cách chúng hoạt động.
“Chúng tôi đang bắt đầu áp dụng nhiều cách tiếp cận hệ thống sinh học hơn, [theo đó chúng tôi] không chỉ thay đổi một phân tử mục tiêu, mà còn xem xét cách mạng lưới phân tử này thay đổi theo tuổi tác hoặc bệnh tật và cách chúng tôi có thể tiếp cận và […] thiết lập lại những con đường khác nhau này. "
