Vi foreslår en protokol til at undersøge transport af ladede og uladede molekyler tværs ledbrusken ved hjælp af nyligt udviklede eksperimentelle og numeriske metoder.
Osteoarthritis (OA) er en invaliderende sygdom, der er associeret med degeneration af ledbrusk og subchondral knogle. Degeneration af ledbrusk forringer dets bærende funktion i det væsentlige som den oplever enorm kemisk nedbrydning, dvs. proteoglycan tab og collagen fibril forstyrrelser. En lovende måde at undersøge kemisk skadesmekanismer under OA er at udsætte brusk prøver til en ekstern opløst stof og overvåge diffusionen af molekylerne. Graden af bruskskader (dvs. koncentration og konfiguration af væsentlige makromolekyler) er tilknyttet kollisionskøling energitab af eksterne opløste stoffer samtidig bevæger sig på tværs ledbrusk skaber forskellige diffusionskarakteristika sammenlignet med sund brusk. I denne undersøgelse, introducerer vi en protokol, der består af flere trin, og er baseret på tidligere udviklet eksperimentelle mikro-C14px; "> omputed T omography (mikro-CT) og finite element modeling The transport af ladede og uladede ioderede molekyler første registrering med micro-CT, som efterfølges af påføring bifasisk-opløst stof og flerfasede finite element modeller for at opnå diffusionskoefficienter. og faste ladningstætheder tværs brusk zoner.
Molekylær transport spiller en afgørende rolle i homeostase leddelte forbindelser, levering af terapeutiske midler til ledbrusk og kontrastforøget brusk billeddannelse 1, 2, 3. Faktorer som brusk integration og intakthed, opløst stof ladning og størrelse samt osmolalitet og koncentration af bad i kontakt med brusk kan påvirke transporthastigheden 4, 5, 6. Transport af opløste stoffer, enten neutrale eller ladede, kan være forskellig mellem artikulære brusk zoner, fordi hver zone består af forskellige koncentrationer og orienteringer af store ekstracellulære matrixmolekyler, nemlig proteoglycaner (PS) og collagen type II 1, 7, 8, 9,tøs = "xref"> 10, 11. Endnu vigtigere er, kan transport af ladede opløste stoffer være stærkt afhængig af koncentrationen af proteoglycaner omfattende negative faste afgifter inden den ekstracellulære matrix, som forøger tværs ledbrusk 8, 9. Disse parametre særligt fast ladningstæthed (FCD), kan orienteringen af collagenfibriller og vandindholdet variation på tværs af brusk undergå ændringer som osteoarthritis (OA) skrider frem, derved at det er vigtigt at studere diffusion over brusk.
I den aktuelle undersøgelse, en protokol baseret på tidligere etablerede eksperimentelle og beregningsmæssige undersøgelser 6, 8, 9 foreslås præcist undersøge diffusion under forskellige grænsebetingelser under anvendelse neutrale og ladede opløste stoffer i en finit-bad model for diffusion. Than foreslog metoder er sammensat af mikro-computertomografi billeddannelse (mikro-CT) af et system, herunder brusk og en finite-bad understøttes af avancerede bifasisk-opløst stof og flerfasede finite element modeller. Disse modeller muliggøre opnåelse diffusionskoefficienterne af neutrale og ladede molekyler samt FCDs tværs af forskellige zoner af ledbrusk. Ved anvendelse af disse modeller, kan man opnå bedre forståelse af opførslen af de spredende neutrale og ladede molekyler, der kunne anvendes til at undersøge samspillet mellem brusk og overlejring finite-bad.
Vi præsenterede en forsøgsprotokol kombineret med en finite element modeling procedure at undersøge udbredelsen af neutrale og ladede opløste stoffer tværs ledbrusk. Ifølge vores nylige undersøgelser, kunne de foreslåede modeller præcist beskriver transport af både neutral (bifasisk-opløst stof) og negativt ladede (flerfasede) opløste stoffer på tværs af forskellige zoner af ledbrusk 8, 9. Det er en udbredt opfattelse, at ledbrusk bliver funk…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne udtrykke deres taknemmelighed til Mr. Jeroen van den Berg og Hr Matthijs Wassink fra udvikling mekanik gruppe på UMC Utrecht for deres hjælp i indpakning proces af osteochondrale stik. Dette arbejde blev støttet af en bevilling fra hollandsk Arthritis Foundation.
Hexabrix | Guerbet | 15HX005D | Negatively charged contrast agent |
Visipaque | GE healthcare | 12570511 | Nuetral contrast agent |
PBS | Life technologies | 10010023 | Medium |
micro-CT | Perkin Elmer | Monitoring diffusion | |
Freezing-point osmometer | Advanced instruments | Measuring solution osmolality |