מבוא להתנהגות מכנית של העצם באוסטוגנזה Imperfecta

אוסטוגנזה Imperfecta (OI), היסטורית מחלה העצם מלוטשת, היא הפרעת רקמות קוגניטיבית של אווגנס הנגרמת בעיקר על ידי מוטציות מסוג I גנים (ראה:0COL1A1A1FLT:1 ו-FLT:2COL1A2FLT 3), וכתוצאה מכך בדיקה מטושטשת של סיכון מכני של ארקטיקות מכניות מורכבות של תפקוד מכני של גולגולתי בלבד.

OI כוללת ספקטרום של חומרה, מצורות קטלניות Perinatal (סוג II) ועד כמעט מצגות אסימפטומטיות (סוג I) למרות הטרוגניות הזאת, כל צורות לחלוק חוט משותף: כוח העצם מופחת ושבריריות מוגברת.ההתנהגות המכנית של העצם ספציפית שונה ביסודה של עצם בריאה מבחינת קשיחות, כוח, פשטות, קשיחות, אנרגיה קשה וספיגה מסוג זהה, תכונות מעגליות (APTSD) של מינרלים, מינרליים, הן יכולות מעגליות, הן תכונות מכניות).

מבנה משותף ותפקידו ב-Bone Mechanics

העצם שואב את החוסן המכאני שלה ממבנה מורכב: מינרלים (hydroxyapatite) מספק קשיחות וכוח דחיסה, בעוד matrix אורגני (בעיקר סוג הקולגן I) מקנה חוזק רבילי ונוקשות. ב OI, האיכות וכמות הקולגן נמצאים בסכנה. Mutations לעתים קרובות להוביל להחלפה של גליקוטין עם חומצות אמינו גדולות יותר ב-amsilerams, גורם למתחים מכווץ זה, כמו גם להתנגשות, גורם ליציבות, כמו גם להתפרצות של אזורי עצבות, לגרום ליציבות, ובכך ליצור יציבות.

קרבן קרבן Abnormal Collagen Cross-Linking

חיבור בין מולקולות קולגן הוא קריטי להעברת עומס בין סיבים ולמען התנגדות של זחלות. ב OI, דפוס של נזימטי ולא נזימטית קישורי צלב מופרזמטיים. Enzymaticlinks (יחסי פירידינו ו deoxypyinoline) מופחתים לעתים קרובות, בעוד לא-anzymatic מתקדם אנדלוסיה (Ramex) עשוי לצבור יותר את חוסר איזון אנרגיה.

מינרליזציה Defects

תבניות קולגן Defective collagen גם משבשות מינרליזציה נורמלית. in OI, hydroxyapatite גבישים לעתים קרובות צורה בגדלים וצורות לא נורמליות, והם עשויים להיות פחות מוכווני לאורך ציר fibril הקולגן.זה misorientation מפחית את היכולת של העצם לעמוד במתחים ובעומסים מינרליים.

שיטות בדיקה ביומכניות עבור OI Bone

כדי לאפיין את ההתנהגות המכנית של העצם OI, החוקרים מעסיקים מגוון של טכניקות בקנה מידה אחר.שיטות אלה מספקות נתונים משלימים המסייעים לבנות הבנה רב היקף של שבר.

בדיקה מכנית שלמה Bone

Cadaveric desmurs, tibiae, ו- vertebrae מחולי OI (לעיתים קרובות קיבלו לאחר המוות או במהלך ניתוח אורתופדי) יכול להיות נתון שלושה נקודות מתפתל, דחיסה או בדיקות torsion. תוצאות מראות באופן עקבי כי העצם OI יש כוח נמוך משמעותית, קשיחות (מודלים לאטיסטיים), וכישלון אנרגיה בהשוואה לפקדים בגיל, לדוגמה, על ידי בדיקת שתן של 50 IRMI.

מיקרו-Computed Tomography (micro-CT)

מיקרו-CT מאפשר הערכה לא-מרסנית של מיקרו-ארכיטקטורה העצם. ב OI, ממצאים אופייניים כוללים קליפת רוח דק (לפעמים עם משטחים מפוכחים), עוביים נמוכים ומספר, הפרדה מהירה מוגברת, ורדמת אותנטיות חריגה של מורפולוגיה (למשל, biconcave vertebrae). גירעון מבניים אלה מתורגמים ישירות לעומס מופחתת של חלקיקים תחת סימולציה של קבוצות בסיכון גבוה יותר של חלקיקים.

נבינודן

כדי לחקור את התכונות החומריות הפנימיות ברמת הרקמות, ננודנדט מבוצעת על דגימות עצם מלוטשות.טכניקה זו מודדת קשיחות ומודולוס של בידוד ברזולוציה בקנה מידה מיקרון.בעצם OI, Modulus indentation הוא לעתים קרובות מופחת (לצביע רקמת רך יותר) באזורים מסוימים אבל גדל בשל היפרמינליזציה, יצירת נוף מכני מקדם סדקים מכניים.

אטומי כוח מיקרוסקופיה (AFM)

הדמיה AFM של פני העצם מגלה את הארגון של fibrils קולגן. ב OI, fibrils מופיעים disorganized, עם פערים גדולים יותר ופחות תואמים אריזה.זה disorganization מפחית את היכולת של העצם לעצור סדקים, כמו הדרך סדק הוא לא deflected על ידי fibrils מוכווני היטב.

התנהגות מכנית ב-OI Types

מערכת הסיווג של OI (סוגי ה- I-VI, בתוספת סוגים חדשים יותר 7-XI) משקפת סיבות גנטיות שונות ומצגות קליניות.התנהגות מכנית משתנה בהתאם.

סוג I (מיל, לא-Deforming)

חולים עם סוג OI מופחתת כמות הקולגן אבל איכות ליד-נורמלית. צפיפות מינרל העצם (BMD) הוא נמוך מדי, שברים מתרחשים בעיקר בילדות.הגירעון המכאני פחות חמור: כוח העצם מופחת על ידי 30-40%, אבל רוב האנשים להשיג אמברול עצמאי.עם זאת, גיאומטריה שונה העצם (הקורטיקות של חתמי) עדיין מוביל לסיכון גבוה, במיוחד בקיצוניות נמוכה יותר.

סוג II (Perinatal Lethal)

סוג II הוא הצורה החמורה ביותר, וכתוצאה מכך לידה או מוות ניאונטלי מוקדם.רקמות העצם שברירי מאוד בשל היעדר מוחלט של קולגן רגיל. בדיקות מכניות על דגימות אוטופסיה מראה אובדן כמעט מוחלט של דיקטטוריות; העצם מתנהג כמו קרמיקה לוהטת, fracturing עם טיהור מינימלי.

סוג III (Severely Deforming)

סוג OI III מאופיין על ידי שברים מרובים, עיוותים מתקדמים (למשל, עצמות ארוכות, פיסול), ושיעור קצר קומה. בדיקות מכניות מגלה ירידה דרמטית הן כוח והן קשיחות, עם ערכים מתח מוחלט לעתים קרובות פחות מ -30% של עצם קורטי הוא דק מאוד, ו trabeculae הם ספורד ו מוטה כמו עצם גם תצוגות מוגברת עקב תקלה זהה של מחזור חיים רב.

סוג IV (Moderately Severe)

סוג IV מייצג נקודת phenotype ביניים.עצמות העצם מופחתת על ידי כ 50-60%, ואת ההתנהגות המכנית מסומנת על ידי נקודת תשואה נמוכה והפחתה של שלאחר-yield deformation. העצם עדיין שומרת קצת ctility, אבל ספיגת אנרגיה מוגבלת. פרמטרים מיקרוסקופיים מראים ירידה של 40-60% עובי קורטי ושבריר העצם טרבקית.

סוגי V ו- VI (Hypermineralization Phenotypes)

ב[[1824]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] ו[[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] ו

השלכות על הערכת סיכונים Fracture

עם זאת, ל- X-ray Absorptiometry (DXA) יש לעתים קרובות כדי להעריך BMD בחולים OI. עם זאת, DXA יש מגבלות: זה לא חשבון עבור גיאומטריה העצם, מיקרו-ארכיטקטורה, או תכונות חומריות. ב- OI, סיכון שבר הוא בדרך כלל מזלזל על ידי DXA לבד, במיוחד בסוגים ו- VI.

מחקרים ביומכניים גם מודיעים על קבלת החלטות קלינית לגבי התזמון של הליכים מוטציה תוך-טראומתיים.אם השלמות המכנית של עובר מכוונן היא נמוכה מאוד עקב ריכוזים גבוהים בצד הנוקב, ייצוב פרופילקטי עשוי להפחית את הסיכון השביר ולשפר את התפקוד.

השפעות של מיילדות pharmacological על העצם Mechanics

ביספוזיט

ביספופוניאטים (למשל, עקרונית, חומצה זודונית) הם התווך של טיפול רפואי עבור OI. הם להגדיל BMD על ידי צמצום השתקפות העצם, ובכך להאריך את תוחלת החיים של חבילות עצם קיימות.ביומכניקה חדשה עדיין על ידי מודלים של בעלי חיים של OI ובביופסיה של העצם האנושי להראות כי עליות bisphosphonate מגבירה טיפול קושחית ו- 40% יכול להיות משופרים אלה לא לשפר את העלולים להיות משופרים על ידי כמה זמן קצר על ידי כמה זמן קצר יותר, אבל הם עדיין להגדיר מחדש, אבל הם עדיין על ידי כמה זמן קצר יותר ויותר.

Denosumab

Denosumab, מעכב RANKL, נחקר במספר מחקרים של OI. זה מדכא מאוד פעילות אוסטיאוסטרון, המוביל לרווחי BMD מהירים. נתונים ביומכניים קדם-מימדיניים ממודלים של עכברים מראים שיפור כוח לגיטימיות.עם זאת, חששות על שברים ריבאונדים לאחר הפסקת ואפקטים על מורפולוגיה צמיחה אצל ילדים מחייבים חקירה נוספת.

סוכני אנבולוליים (Teriparatide)

טרידיד (PTH 1-34) מעורר היווצרות העצם ונבחן אצל מבוגרים עם OI מתון למרות שהוא יכול להגדיל BMD, ההשפעה על איכות העצם הוא נאנסד. במחקר אחד, אינדיקציות של קידוד צלב קולגן למעשה השתפר, אבל היתרון המכני הכולל היה צנוע.Tiparatide לא אושר עבור רופא הילדים OI.

שיקולים כירורגיים ו Rehabilitative

ניתוח אורתופדי ב OI לעתים קרובות כרוך הוספת מוטות תוך-מרפא (למשל, Fassier-Duval או טלקוטים) ליישר עצמות ארוכות מפורצות ולספק תמיכה פנימית.ההתנהגות המכנית של מבנה העצם-rod תלויה ביכולת של עצם להתחבר עם השתל. כי עצם OI הוא רך יותר ו ⁇ , יש סיכון מוגבר של חתך, או מקודמת, כדי לאפשר לי יותר, או לסגור את העיצובים, או אחר כך, או יותר, או יותר, עם דיסקרטיקו.

טיפול גופני חיוני לחיזוק השרירים סביב עצמות שבריריות, שכן כוחות השרירים יכולים לספק יציבות דינמית.עם זאת, פרוטוקולי פעילות גופנית חייבים להיות בזהירות לעשות כדי למנוע הטלת מתחים יתר על העצם. ניתוח האגיט Quantitative בשילוב עם אלמנט סופי מודלים יכול לעזור לרשום רמות פעילות בטוחות.

כיוונים עתידיים למחקר

ג'ין אדית ו- Cell-based Therapies

CRISPR-Cas9 מתקרב לתקן:0COL1A1Felo1FLT:1מוטציות בתאי גזע בשפע (iPSCs) שמקורם בחולי OI הראו הבטחה ב vitro.אם מתורגם ל vivo, טיפולים כאלה יכולים לשחזר ייצור קולגן רגיל ובכך לנרמל תכונות מכניות העצם.

Biomaterials for bone Regeneration

הפיגפיים ביומטיות חדשניות המשלבות peptides אמפנטי או cross-linkers כדי לשפר את הנוקשות של ממטריקס מפותחות.חומרים אלה שואפים לספק תמיכה מבנית תוך קידום היווצרות העצם של הילידים. בדיקות מכניות של הפיגרעות כאלה במודלים של בעלי חיים של OI יהיה חיוני לפני התרגום הקליני.

מודלים מתקדמים ומודלים

אלגוריתמי למידת מכונות המוכשרים על משאבי אנוש-pQCT ו- micro-CT נתונים משפרים את החיזוי של סיכון שבר במודלים סופיים אישיים המיומנים הכוללים גם גיאומטריה העצם וגם תכונות חומריות שונות מרחביות (התקבלו מ-Raman spectroscopy או ננו-dentation) הופכים להיות יותר פגיעים ועשויים להנחות תוכניות טיפול פרטניות.

מסקנה

ההתנהגות המכנית של העצם באוסטוגנזה Imperfecta משקפת משחק מורכב בין קולגן פגם, שינוי מינרליזציה, ומיקרו-ארנבט.שינויים אלה מייצרים רקמה חלש, נוקשה יותר באזורים מסוימים, אך יותר מגרדת את עצמם באופן כללי, המוביל להגדלת יעילות גבוהה של ניהול עמוק באופן משמעותי על פני סוגים של OI.

  • (ב) מקורות קריאה נוספים: (ב) [ה] לעיין ב[א] ב[ה] ב[[המאה ה-20], ב[[1924]], [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[[[1924]]]]]] ב[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]