Molécula clave explica por qué los huesos se debilitan con la edad
Un estudio único en su tipo revela que, a medida que envejecemos, aumentan los niveles de una determinada molécula, lo que silencia otra molécula que crea huesos sanos. También sugiere que corregir este desequilibrio puede mejorar la salud ósea, posiblemente ofreciendo nuevas vías para tratar la osteoporosis.
La osteoporosis afecta a alrededor de 200 millones de mujeres en todo el mundo.
Se cree que una de cada 3 mujeres y 1 de cada 5 hombres de 50 años o más experimentan una fractura ósea en su vida como resultado de la osteoporosis.
En los Estados Unidos, las estimaciones indican que 44 millones de personas mayores de 50 años viven con la afección, lo que la convierte en un problema importante de salud pública.
Una nueva investigación nos acerca a la comprensión del proceso que conduce a la degradación ósea en la osteoporosis y a posibles nuevas formas en las que se podría abordar la afección.
Los hallazgos explican una dinámica molecular clave que explica la fragilidad progresiva de nuestros huesos a medida que envejecemos.
El Dr. Sadanand Fulzele, biólogo óseo que trabaja en el Departamento de Cirugía Ortopédica de la Universidad de Augusta en Georgia, es co-investigador correspondiente y el último autor del nuevo artículo, que fue publicado en el Revista de Gerontología: Ciencias Biológicas.
Acercándonos a un pequeño culpable molecular
El Dr. Fulzele y sus colegas explican el proceso de formación ósea, que comienza con las células madre mesenquimales. Estas son células madre que se pueden encontrar en nuestra médula ósea y que se pueden formar como cartílago, hueso o grasa en la médula ósea.
Uno de los factores que influyen en la forma que adoptarán estas células es una molécula de señalización llamada factor derivado de células estromales (SDF-1).
Investigaciones anteriores realizadas por el mismo equipo habían demostrado cuán importante es el SDF-1 para la diferenciación de las células madre mesenquimales en las diferentes células cruciales para la salud ósea.
Los estudios tanto in vitro como in vivo realizados por los investigadores mostraron el papel clave de esta molécula de señalización para la formación de hueso. El SDF-1 también es importante para la reparación ósea y protege las células óseas del estrés oxidativo, que es el desequilibrio entre los radicales libres y los antioxidantes en el cuerpo que eventualmente conduce al daño y la enfermedad del ADN.
Además, estudios anteriores habían demostrado que los niveles de SDF-1 disminuyen en ratones envejecidos; por eso, en este estudio, el Dr. Fulzele y su equipo querían comprender con precisión cómo se regulan los niveles de esta molécula.
En algunas de sus investigaciones anteriores, el Dr. Fulzele había demostrado que una pequeña molécula llamada microARN-141-3p impide que la vitamina C, un antioxidante clave, llegue a nuestras células óseas.
El equipo ya sabía que la molécula puede evitar que las células madre mesenquimales se diferencien en otras células, así como el hecho de que el microARN-141-3p aumenta con la edad. Entonces, el Dr. Fulzele y su equipo plantearon la hipótesis de que el microARN-141-3p reduce el SDF-1, y que esta es una de las principales formas en que esta pequeña molécula detiene la formación de huesos sanos.
Restaurar la función ósea normal a pesar de la edad
Para probar esto, el Dr. Fulzele y sus colegas analizaron células mesenquimales tanto de humanos como de ratones. En células jóvenes, encontraron que los niveles de microARN-141-3p eran bajos. Sin embargo, en las células viejas, los niveles de esta molécula se habían triplicado. Lo contrario fue cierto para los niveles de SDF-1.
Luego, los investigadores inyectaron microARN-141-3p en células madre mesenquimales obtenidas de adultos de entre 18 y 40 años, así como de personas mayores de entre 60 y 85 años que se habían sometido a una cirugía ortopédica.
La inyección de microARN-141-3p hizo que los niveles de SDF-1 cayeran en picado y provocó que las células madre produjeran más grasa en lugar de células óseas. Con la edad, explican los investigadores, es más fácil producir células grasas en lugar de células óseas.
Además, el equipo agregó microARN-141-3p a las células óseas, lo que empeoró la función ósea. Sin embargo, la aplicación de un inhibidor de microARN-141-3p mejoró la función ósea.
Los hallazgos, explica el Dr. Fulzele, sugieren que algún día, el uso de un inhibidor de microARN-141-3p podría ayudar a que las células madre continúen diferenciándose en células óseas a pesar de la edad y afecciones como la osteoporosis.
El inhibidor, afirma el Dr. Fulzele, “normaliza la función ósea. Creemos que [un] inhibidor de grado clínico puede ayudarnos a hacer lo mismo en las personas ".
“Si tienes 20 años y estás haciendo un gran hueso”, agrega, “todavía tendrías microARN-141-3p en tus células madre mesenquimales. Pero cuando tienes 81 años y tienes un hueso más débil, tienes mucho más ".
“Lo quieres en ese punto ideal”, explica el coautor del estudio, el Dr. William D. Hill, investigador de células madre de la Universidad de Augusta. Los investigadores dicen que planean trasladar sus hallazgos a modelos preclínicos, donde quieren encontrar formas de restaurar niveles saludables de microARN-141-3p y SDF-1.
“Lo que estamos tratando de hacer es reducirlo desde donde [microARN-141-3p] se sobreexpresa debido a factores como el envejecimiento y el estrés oxidativo y la supresión de estrógeno, y traerlo de regreso a un rango que efectivamente permitiría más normalidad. formación de hueso ".
Dr. William D. Hill
“Hemos identificado una serie de microARN que cambian en las células madre de la médula ósea con el envejecimiento y vamos tras cada uno de ellos para comprender cómo funcionan”, agrega el Dr. Hill.
“Estamos empezando a adoptar un enfoque más de sistemas biológicos, [mediante el cual] no solo estamos cambiando una molécula objetivo, sino también observando cómo esta red de moléculas cambia con la edad o la enfermedad y cómo podemos llegar y […] restablecer estos diferentes caminos ".
