Mengapa merokok dan minum alkohol dapat meningkatkan risiko osteoporosis?

Penelitian terbaru telah menemukan mekanisme sel yang dapat membantu menjelaskan mengapa merokok, alkohol, dan faktor-faktor lain yang dapat dimodifikasi dapat meningkatkan risiko pengembangan penyakit tulang osteoporosis.

Mekanisme ini memacu jenis sel dalam sistem kekebalan tubuh 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 ketika sedang stres.

Ketika ini terjadi di mitokondria makrofag, sel-sel berubah menjadi osteoklas. Makrofag adalah sel-sel imun produktif yang membuang limbah sel dan benda asing dengan menelan dan mencernanya.

Para peneliti

di balik penemuan itu berasal dari University of Pennsylvania (Penn) di Philadelphia dan Fakultas Kedokteran Icahn di Gunung Sinai di kota New York. Mereka menulis tentang temuan mereka dalam makalah studi FASEB Journal baru-baru ini.

“Kami menunjukkan dalam makalah ini bahwa ketika fungsi mitokondria terpengaruh, itu tidak hanya mempengaruhi produksi energi tetapi juga memicu sejenis pensinyalan stres yang menginduksi produksi berlebih dari osteoklas,” kata penulis penelitian 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 dan tikus hasil kultur laboratorium dengan mitokondria disfungsional.

Pembentukan tulang dan resorpsi

Osteoporosis adalah penyakit yang menyebabkan tulang menjadi kurang padat dan lebih keropos dan rapuh. Ini secara signifikan meningkatkan risiko patah tulang.

Seiring bertambahnya usia, risiko mereka 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 memuncak. 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 akan mengalami patah tulang karena 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 (MTRS) mitokondria ke nukleus membantu sel untuk beradaptasi dengan stres.

Penyelidikan sebelumnya telah mengarahkan mereka untuk menemukan bahwa cara memicu jalur ini dapat mendorong makrofag untuk berdiferensiasi menjadi osteoklas yang menyerap tulang.

“Namun,” mereka mencatat, “mekanisme di mana makrofag merasakan dan merespons stres seluler masih belum jelas.”

Mitokondria yang rusak menyebabkan osteoklas

Untuk mengeksplorasi bagaimana kerusakan mitokondria mungkin terlibat, mereka menjalankan beberapa percobaan pada makrofag tikus yang dibiakkan di laboratorium. Mereka menginduksi kerusakan pada makrofag dengan mengganggu enzim yang disebut sitokrom oksidase C, yang membantu mengatur produksi energi mitokondria.

Ini menyebabkan makrofag melepaskan berbagai molekul pensinyalan yang tidak hanya memicu peradangan tetapi juga tampaknya mendorong sel untuk berdiferensiasi menjadi osteoklas.

Pemeriksaan lebih lanjut mengungkapkan bahwa sesuatu yang aneh sedang terjadi dengan molekul lain yang disebut RANK-L. Generasi 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, meningkatkan resorpsi tulang – bahkan ketika tidak ada banyak RANK-L di sekitar.

Satu set tes terakhir pada model tikus disfungsi mitokondria mengkonfirmasi temuan ini.

Tim sedang mempertimbangkan untuk melakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui apakah menjaga fungsi mitokondria dapat mengurangi risiko osteoporosis.

“Dalam beberapa hal, pensinyalan stres mitokondria bahkan mungkin menggantikan RANK-L. Bahwa kita tidak tahu sekarang, tetapi kami berencana untuk melihat lebih jauh.”


Prof. Narayan G. Avadhani

Leave a Comment