線粒體損傷與骨質(zhì)疏松的關(guān)系

骨質(zhì)疏松癥的一些危險(xiǎn)因素是無法避免的，如高齡和女性或家族史。但其他的可能像吸煙、喝酒、服用某些藥物或接觸環(huán)境污染物。然而，到目前為止，研究人員還不知道這些暴露與骨質(zhì)流失有什么關(guān)系。

賓夕法尼亞大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究揭示了這些因素與骨質(zhì)疏松癥相關(guān)的可能機(jī)制。研究人員在FASEB雜志上報(bào)道，線粒體——關(guān)鍵的細(xì)胞器和能量發(fā)生器——的損傷導(dǎo)致了稱為破骨細(xì)胞的細(xì)胞的增殖，破骨細(xì)胞負(fù)責(zé)分解骨骼。他們在培養(yǎng)細(xì)胞和動物模型中發(fā)現(xiàn)了這些效應(yīng)。

賓夕法尼亞大學(xué)生物化學(xué)家Narayan Avadhani說：“在正常個體中，骨降解和重建的過程是以非常平衡的方式進(jìn)行的，但在某些人身上，它們會以某種方式產(chǎn)生更多的破骨細(xì)胞，這將導(dǎo)致骨質(zhì)流失和骨質(zhì)疏松。還有獸醫(yī)和資深作者?！拔覀冊谶@篇文章中表明，當(dāng)線粒體的功能受到影響時，它不僅會影響能量的產(chǎn)生，還會觸發(fā)一個應(yīng)激信號，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞過度產(chǎn)生。”

Avadhani的實(shí)驗(yàn)室研究了線粒體功能障礙對許多現(xiàn)象的影響，包括癌癥和肝病。在這里，科學(xué)家們正與西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的Mone Zaidi實(shí)驗(yàn)室合作，密切關(guān)注線粒體問題如何影響一種叫做巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞。

巨噬細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的第一線，吞噬消化外來入侵者。然而，巨噬細(xì)胞也可以多樣化，并在適當(dāng)?shù)臅r候轉(zhuǎn)化為破骨細(xì)胞。

為了了解線粒體損傷是如何通過巨噬細(xì)胞的作用與骨質(zhì)疏松相關(guān)的，研究人員在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的小鼠巨噬細(xì)胞中誘導(dǎo)了一種關(guān)鍵酶的損傷，該酶負(fù)責(zé)線粒體和細(xì)胞色素氧化酶c的能量產(chǎn)生，這導(dǎo)致巨噬細(xì)胞釋放與炎癥反應(yīng)相關(guān)的各種信號分子，似乎它們也在成為破骨細(xì)胞的路上。

仔細(xì)觀察正在發(fā)生的事情，他們觀察到一種RANK-L的異常現(xiàn)象，RANK-L是一種關(guān)鍵分子，有助于調(diào)節(jié)骨重建的過程，并被骨細(xì)胞釋放，作為誘發(fā)骨折的手段。當(dāng)線粒體受損時，它們會經(jīng)歷應(yīng)激信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，并以更快的速度轉(zhuǎn)化為破骨細(xì)胞，即使RANK-L水平較低。這些破骨細(xì)胞導(dǎo)致更多的骨吸收或分解。

“在某些方面，線粒體壓力信號甚至可能取代RANK-L，”Avadhani說。“我們現(xiàn)在不知道，但我們計(jì)劃進(jìn)一步調(diào)查?！?

研究人員在小鼠模型中證實(shí)了他們的發(fā)現(xiàn)，結(jié)果顯示導(dǎo)致線粒體功能障礙的突變動物中破骨細(xì)胞的生成增加。此外，它們的巨噬細(xì)胞具有較高的吞噬水平，這是免疫細(xì)胞吞噬和“吃掉”入侵者的過程。研究人員認(rèn)為，這種吞噬能力的增強(qiáng)可能是線粒體缺陷人群其他一些生理問題的原因。

因?yàn)橐恍┛此拼龠M(jìn)骨質(zhì)疏松的環(huán)境危險(xiǎn)因素，如吸煙和一些藥物，也會影響線粒體功能，研究小組認(rèn)為，這種壓力信號可能是影響骨骼健康的一種方式。

該小組未來的研究，包括破骨細(xì)胞功能和骨骼健康專家西奈山的扎伊迪，可能會研究如何保護(hù)線粒體功能以預(yù)防骨質(zhì)疏松癥。

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