Desvelando el misterio detrás del envejecimiento esquelético
Los factores epigenéticos como la enzima KDM4B juegan un papel importante en la pérdida ósea relacionada con el envejecimiento que conduce a huesos quebradizos y fracturas, dicen los investigadores. Crédito: Unsplash/Harlie Raethel
Investigadores de la Facultad de Odontología de la UCLA han identificado el papel que desempeña una enzima fundamental en el envejecimiento del esqueleto y la pérdida ósea, acercándose un paso más a la comprensión de los complejos mecanismos biológicos que conducen a la osteoporosis, la enfermedad ósea. que afecta a unos 200 millones de personas en todo el mundo.
Los hallazgos de su estudio en ratones, publicado hoy en línea en la revista Cell Stem Cell, podrían ser una clave importante para desarrollar tratamientos más efectivos para la osteoporosis y mejorar la vida de una población que envejece, afirman.
< Las células de la médula ósea conocidas como células madre mesenquimales sirven como componentes básicos de los tejidos esqueléticos del cuerpo, pero el hecho de que estas células madre finalmente se conviertan en tejido óseo o tejido adiposo está controlado en parte por lo que se conoce como factores epigenéticos, moléculas que regulan los genes, silenciando algunos y activando otros.
Los investigadores de UCLA, dirigidos por el distinguido profesor Dr. Cun-Yu Wang, presidente de biología oral en la escuela de odontología, demostraron que cuando el factor epigenético KDM4B está ausente de las células madre mesenquimales , es mucho más probable que estas células se diferencien en células grasas que en células óseas, lo que da como resultado un desequilibrio poco saludable que exacerba el envejecimiento esquelético y conduce a huesos quebradizos y fracturas con el tiempo.
«Sabemos que La pérdida ósea viene con la edad, pero los mecanismos detrás de casos extremos como la osteoporosis han sido, hasta hace poco, muy vagos», dijo el Dr. Wang, autor correspondiente del estudio y profesor de odontología Dr. No-Hee Park en la UCLA. «En este estudio, nos basamos en más de siete años de investigación dirigida por mi investigador postdoctoral y autor principal, el Dr. Peng Deng, con la esperanza de que eventualmente podamos prevenir el envejecimiento esquelético y la osteoporosis».
Mientras que los científicos han entendido por mucho tiempo la vía celular involucrada en la formación de tejido óseo, el papel de los factores epigenéticos ha sido más confuso. Investigaciones anteriores de Wang, Deng y otros habían identificado que la enzima KDM4B desempeña un papel epigenético importante en la formación ósea, pero no estaban seguros de cómo su ausencia podría afectar los procesos de formación y pérdida ósea.
El factor epigénico KDM4B promueve la acumulación de células grasas en la médula ósea (en la foto aquí) de ratones envejecidos, encontraron los investigadores. Crédito: Peng Deng/Facultad de Odontología de UCLA
Para probar esto, el equipo de investigación creó un modelo de ratón en el que KDM4B estaba ausente o eliminado en varios escenarios diferentes. Descubrieron que la eliminación de la enzima empujó a las células madre mesenquimales a crear más grasa en lugar de tejido óseo, lo que con el tiempo provocó la pérdida ósea, lo que imita el envejecimiento esquelético.
En un escenario importante, los científicos examinaron las células madre senescencia, o deterioro y agotamiento, el proceso natural por el cual las células madre mesenquimales dejan de rejuvenecer o crear más de sí mismas con el tiempo. El equipo encontró inesperadamente que la senescencia, que conduce al envejecimiento esquelético natural, se caracterizaba por una pérdida de KDM4B.
Además de la edad, se cree que otros factores ambientales reducen la calidad ósea y exacerban la pérdida ósea, incluido un dieta alta en grasas. El equipo demostró que la pérdida de KDM4B promovía significativamente la pérdida ósea y la acumulación de grasa en la médula ósea en ratones sometidos a una dieta rica en grasas.
Finalmente, el equipo demostró que la hormona paratiroidea, un fármaco anabólico aprobado por la La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. para el tratamiento de la pérdida ósea relacionada con el envejecimiento, ayuda a mantener el conjunto de células madre mesenquimales en ratones que envejecen de una manera dependiente de KDM4B.
Los resultados no solo confirman el papel fundamental de KDM4B juega en la decisión del destino de las células madre mesenquimales, el envejecimiento esquelético y la osteoporosis, pero muestran que la pérdida de KDM4B exacerba la pérdida ósea en una serie de condiciones y, sorprendentemente, que KDM4B controla la capacidad de autorrenovación de las células madre mesenquimales. Este estudio es la primera investigación in vivo que demuestra que la pérdida de un factor epigenético promueve el deterioro y el agotamiento de las células madre adultas en el envejecimiento del esqueleto.
Los hallazgos, dicen los investigadores, son prometedores para el eventual desarrollo de estrategias para revertir el desequilibrio de la grasa ósea, así como para nuevos métodos de prevención y tratamiento que abordan el envejecimiento esquelético y la osteoporosis mediante el rejuvenecimiento de las células madre adultas.
«El trabajo del Dr. Wang, los miembros de su laboratorio y sus colaboradores proporciona nuevos conocimiento molecular de los cambios asociados con el envejecimiento del esqueleto», dijo el Dr. Paul Krebsbach, decano de la Facultad de Odontología de la UCLA. «Estos hallazgos son un paso importante hacia lo que puede conducir a un tratamiento más efectivo para los millones de personas que sufren pérdida ósea y osteoporosis».
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Investigadores descubren un gen que controla la relación hueso-grasa en la médula ósea Más información: Peng Deng et al. La pérdida de KDM4B exacerba el desequilibrio de la grasa ósea y el agotamiento de las células del estroma mesenquimatoso en el envejecimiento esquelético, Cell Stem Cell (2021). DOI: 10.1016/j.stem.2021.01.010 Información de la revista: Cell Stem Cell
Proporcionado por la Universidad de California, Los Ángeles Cita: Revelando el misterio detrás del esqueleto envejecimiento (2021, 11 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-mystery-skeletal-aging.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.