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piuma生物纳米压痕仪在骨关节的应用

 发布时间:2022-09-16 点击量:201

骨关节炎,如由蛋白质引起的软骨和软骨下骨的改变营养不良是由营养必需氨基酸补充剂治疗的

目的:骨关节炎的发作及其初始进展的特征在于软骨基质退化以及软骨下/软骨串扰改变。老年患者经常患有蛋白质营养不良,导致生长激素轴的重大改变,包括较低的全身和局部IGF-I产生,称为软骨和骨稳态的主要合成代谢剂。我们假设蛋白质营养不良可能会影响软骨和软骨下骨,并可能导致骨关节炎的发展。此外,我们评估了必需氨基酸补充剂是否可以恢复生长轴并逆转这些潜在的有害影响。
方法:为了解决这个问题,将成熟的Sprague Dawley大鼠(6个月大)配对喂食chow饮食(NP,15%酪蛋白,1组)或等热量低蛋白饮食(LP,2.5%酪蛋白,2组)12周。在此之后,接受LP治疗的两组中的一组接受必需氨基酸补充(LP + EAA,2.5%+ 5%酪蛋白)治疗。所有动物都被,并在方案开始后24周收集股骨。使用造影剂的相差显微计算机断层扫描可以测定小梁骨和皮质软骨下骨(SB)形态测量参数以及透明和钙化软骨厚度,并估计两者的髁突蛋白聚糖含量。使用生物压痕仪设备(Piuma,Optics 11,Nederland)进行压痕,可以在根据其与大鼠行走相关的关节机械载荷模式选择的每个髁突的三个压痕区域中确定软骨材料水平属性(杨氏模量,压痕力)。
结果:正如预期的那样,LP饮食12周后全身IGF-I降低(-45%,p<.001),并且与SB小梁质量和矿物质密度降低有关(分别为-30%和-3%,p<.001)。尽管内侧髁突软骨没有形态学变化,但透明软骨的生物力学特性受损。在每个研究区中,独立于与大鼠行走相关的关节机械载荷模式,在−20~−45%(p<.001)和−10~−30%(p<.001)的范围内,达到25 μm深度所需的弹性模量和压痕力分别减小。通过两个髁突的微计算机断层扫描估计蛋白聚糖含量未被LP饮食改变。监管局补充从4周的治疗中恢复了IGF-I全身水平。EEA补充剂完全正常化SB骨和软骨质量的改变,而不会改变软骨蛋白聚糖含量。
结论:我们认为,蛋白质营养不良引起的生长发育轴改变会改变软骨质量,并可能诱发骨关节炎。潜在的机制仍然未知;我们没有发现任何与LP饮食相关的软骨蛋白聚糖含量的重大改变,因此有必要进行额外的组织学研究来证明轻微的改变或胶原蛋白的改变。此外,监管局补充程序会扭转这些更改。由于蛋白质营养不良在老年人中很常见,这种机制可能与人类有关,也可能与必需氨基酸补充剂的营养干预有关。

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