Osteogenesis Imperfecta

Ostephoesis Imperfecta (OI), tarihsel olarak dudak hastalıkları, öncelikle kolajen tip I genleri ()Köpek1A1COL1A2).

OI, pernatal lethal formlarından (tip II) neredeyse asimmatik sunumlara (tip I) bu heterojenliğe rağmen, tüm formlar ortak bir konu paylaşıyor: kemikten ısıtıp, kemik dağılımının mekanik davranışı temel olarak, kemikten, sertlik, enerji absorsuyumluluk açısından farklıdır. Bu değişiklikler her iki materyal özellikteki değişikliklerden kaynaklanır (örneğin, kolajenler).

Collagen Structure ve Bone Mechanics'teki Rolü

Bone, mekanik dayanıklılığını kompozit bir yapıdan elde eder: mineral (hidrojenyapatit) üçlü helixte sertleştirici ve sıkıştırıcı güç sağlarken, bu kusurlu kolaj gücü ve sertliği azaltır. OI'da, stres konsensüsülleri olarak hareket eden zayıflığa sahip olan değerli ve miktarlar genellikle şiddetli amino asitlere yol açar.

Abnormal Collagen Cross-Linking

Kollektik moleküller arasındaki bağlantı, fibriller arasında yük transfer etmek ve kayarlığa direnmek için kritiktir. OI'de, enzymatik ve non-enzymatik haç bağlantıları rahatsız olur. Enzymatik çapraz bağlantılar (piidinoline ve deoxy piridinoline) genellikle azalırken, mineral olmayan oksidasyonlar da erkenden tasarruf sağlar.

Mineralizasyon Defects

Defective kolaj şablonları normal mineralizasyonu da bozuyor. OI'de, Hidroxyapatite kristalleri genellikle anormal boyutlarda ve şekillerde biçimlenir ve oI tipi V ve VI'da görülen gibi, mineral yoğunluğu yüksek ama doku, kemik erimesine ve torsional yüklere dayanabilme yeteneği azaltır.

OI Bone için Biyomekanik Test Yöntemleri

OI kemiklerinin mekanik davranışını karakterize etmek için, araştırmacılar farklı uzunluk ölçeklerinde bir dizi teknik kullanmaktadır. Bu yöntemler, çok ölçekli bir kırık anlayışı oluşturmaya yardımcı olan tamamlayıcı veriler sunar.

Tüm-Bone Mekanik Test

Cadaveric Femmurs, tibiae ve OI hastalarından omurga (belkili posta sonrası veya ortopedik cerrahi sırasında) üç noktalı bir bükmeye maruz kalabilir, kompresyon veya torsion testlerine göre sürekli olarak OI kemiklerinin önemli ölçüde daha düşük derecede düşük derecede düşük derecede düşük derecede düşük derecede yüksek derecede düşük derecede düşük ısıtıldığını gösterir. Örneğin, OI tipi III Femurs üzerinde bir çalışma, bükme gücünde% 50-70 azalma rapor eder.

Mikro-Comped Tomography (mikro-CT)

Mikro-CT, kemik mikrokubuzuun yok edici bir değerlendirme sağlar. OI'de, tipik bulgular ince bir korelasyon içerir (bazen mikro-CT taramalarından elde edilen ölçekler ile birlikte), trabecular kalınlığı ve dağıtım sayısını azaltabilir ve büyümeli morfoloji (örneğin, biconcavee).

Nanoindentation

Doku seviyesindeki intrinsic malzeme özelliklerini araştırmak için, nanotentasyon, bazı bölgelerde daha sert ve çatlakları teşvik eden heterojen mekanik peyzaj yaratıyor.In OI Bone, indentation modulus is often lower (inted softer doku) in some regions but grow in others because to hipermineralization, creating dickous mekanik peyzaj.

Atom Gücü Mikroscopy (AFM)

Kemik yüzeyinin AFM görüntüleme, kolajen fibrils organizasyonunu ortaya koyuyor. OI'de, fibrils daha büyük boşluklar ve daha az uyumlu paketleme ile yeniden organize ediliyor. Bu düzenleme kemiklerin çatlakları tutuklama yeteneğini azaltır, çünkü çatlakları tutuklamak için de zorlanır.

Mekanik Davranış Across OI Tipleri

OI sınıflandırma sistemi (Sillence türleri I-VI, artı yeni tipler VII-XXI) genetik nedenleri ve klinik sunumları içerir. Mekanik davranış buna göre değişir.

Tip I (Mild, Non-Deform)

OI tipi olan hastalar, kolajen miktarı azaltmış, ancak yakın normal kalitede. Bone Mineral yoğunluğu (BMD) özellikle çocuklukta yüksek derecede düşük ve kırıklar ortaya çıkıyor. Mekanik boşluklar daha az şiddetlidir: kemik gücü% 30-40 oranında azaltılır, ancak çoğu kişi bağımsız bir ambulation elde eder.

Tip II (Perinatal Lethal)

Tip II, hala doğum veya erken neonatal ölüm ile sonuçlanan en şiddetli formdur. Kemik dokusu, normal bir kolajen yokluğu nedeniyle son derece kırılgandır. otopsi örnekleri üzerinde mekanik test neredeyse tam bir düktif kaybı gösterir; kemik minimum deformasyon gibi davranır.

Tip III (Severely Deform)

OI tipi III, birden çok kırık, ilerici deformiteler (örneğin, uzun kemikler, scoliosis) ile karakterize edilir ve kısa durgunluk. Mekanik test, hem güç hem de sertlik ile dramatik bir azalma gösterir, nihai stres değerleri genellikle% 30'dan daha az normal. Cortical kemik aşırı derecede incedir ve trabeculae sparse ve boks gibi.

Tip IV (Moderately Severe)

Tip IV orta bir phenotype. Bonepower yaklaşık% 50 oranında azaltılır ve mekanik davranış daha düşük bir verim noktası tarafından işaretlenir ve post-yield deformasyonu azaltır. Kemik hala bazı hızları korur, ancak enerji absorpsiyonu sınırlı. Microarchitectural parametreler kortical kalınlığında 40-60 azalma gösterir ve trabecular kemik hacminin kesir.

V ve VI (Hypermineralizasyon Phenotypes)

OI tipi V (çünkü DÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜ) veya DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNDÜŞÜNDÜŞÜNDÜŞÜNDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Fracture Risk Değerlendirmesi için Implikasyonlar

Konvansiyonel dual-enerji X-ray absorptiometri (DXA) genellikle OI hastalarında BMD'yi değerlendirmek için kullanılır. Ancak, DXA kısıtlayıcısı (HR-pQCT) ve sonlu element analizi için, daha iyi risklendirme sağlamak için araştırma ayarlarında kabul edilir. Örneğin, HR-pQCT özellikle de yüksek çözünürlüklü periferik rezografi (HR-pQCT) ve sonlu elemanlar analizi için kabul edilebilir.

Biyomekanik çalışmalar da intramedüllery barding prosedürlerinin zamanlaması ile ilgili klinik karar verme konusunda bilgi vermektedir.Bir yaylı femur mekanik bütünlüğü, koncave tarafta yüksek stres konsantrasyonlarından dolayı kritik derecede düşükse, prophylactic stabilizasyon kırık riski azaltabilir ve işlevi artırabilir.

Kemik Mekanikleri Üzerine Pharmacological Interventions

Bisphosphonates

Bisphosphonates (örneğin, pamidronate, zoledronic asit) OI için tıbbi tedavinin ana yeri olduğunu gösteriyor, böylece mevcut kemik rehidrasyonlarını azaltarak BMD'yi artırıyorlar. Ancak, bu tür ilaçlar OI ve insan kemik biyopsilerindeki biyomekanik çalışmaların doğrulanmasını gösteriyor ve bazı mikro-parlaklar, potansiyel olarak yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda gelişmiştir.

Denosumab

Denosumab, bir RANKL inhibitörü, birkaç OI çalışmasından sonra yeniden kırılmalar araştırıldı.Bu, hızlı BMD kazanımlara yol açan osteotob. Preliminary biomechanical data from fare modelleri show improve omurgalı güç. ancak, çocuklardaki büyüme plaka morfolojisi üzerinde durmaksızın yeniden kırılmalar hakkında endişeler ortaya çıktı.

Erkek Ajanslar (Teriparatide)

Teriparatide (PTH 1-34) kemik oluşumunu teşvik eder ve yetişkinlerde hafif OI ile test edilmiştir. Her ne kadar kemik kalitesi üzerindeki etkisi nuanced. Bir çalışmada, kolajen kesitleri aslında gelişmiştir, ancak genel mekanik fayda mütevazıydı. Teriparatide çocuk OI.

Cerrahi ve Rehabiliteative Mindations

OI'deki ortopedik cerrahi genellikle kemik inşa etme yeteneğini içerir (örneğin, Fassier-Duval veya telescoping çubukları) uzun kemikleri düzeltmek ve iç desteği sağlamak. Biyomechanical çalışmaların mekanik davranışı implant ile bağ kurma yeteneğine bağlıdır. Çünkü OI kemik yumuşak ve daha fazla göz ardı edilebilir, çubuk geçiş riski daha yüksektir.

Fiziksel terapi, kırılgan kemiklerin etrafındaki kas kuvvetlerini güçlendirmek için önemlidir, çünkü kas kuvvetleri dinamik stabilite sağlayabilir. Ancak, egzersiz protokolleri aşırı kemik sularını teşvik etmekten kaçınmalı. Quantitative gait analizi sonlu element modelleme ile bir araya gelebilir.

Future Research

Gen Editing ve Hücreye Dayanlı Therapies

CRISPR-Cas9 doğru şekilde yaklaşmaktadır:0)COL1A1 indüklenmiş pluripotent kök hücreler (iPSC) OI hastalarından elde edilen bazı kanıtlarla in vivo olarak, bu tür tedavilerin normal kolajen üretimini geri alabilir ve böylece normal kemik mekanik özelliklerini normalleştirebilir. Benzer şekilde, mesenchymal kök hücre (MSC) transplantasyonu birkaç klinik denemede çalışılmıştır, gelişmiş büyüme ve kırık oranlarının bazı kanıtlarıyla, ancak kemik kırıklıkları üzerinde yapılan etkiler hala değerlendirilmektedir.

Bone Rejenerasyon için Biyomalzemeler

Bu malzemeler, ana kemik formasyonu teşvik ederken yapısal destek sağlamayı amaçlamaktadır. OI'nin hayvan modellerinde bu tür scaffolds mekanik testleri klinikten önce gerekli olacaktır.

Gelişmiş Görüntüleme ve C ⁇ Modeling

HR-pQCT ve mikro-CT veri setleri üzerinde eğitilmiş makine öğrenme algoritmaları, OI. Kişiselleştirilmiş sonlu elemanlar modellerinin hem kemik geometrisini hem de uzaysal olarak farklı malzeme özelliklerini içeren ( Raman spektroskopundan veya nanotanımlaştırmadan) daha uygulanabilir hale gelir ve bireyselleştirilmiş tedavi planlarını yönlendirebilir. Örneğin, bir hesaplama modeli, her iki kemik geometrisinin ve uzaysal olarak farklı malzeme özelliklerini içeren sonlu bir element modeli, zamanla hepatit gücü üzerindeki etkisini simüle edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Osteogenesis Imperfecta'daki kemik mekanik davranışı, OI türlerinde önemli ölçüde değişen bir kompleks Interplay'i yansıtıyor ve aberrant mikroaritekture'den gelen bu değişiklikler, bu açıklığı anlamamıza yardımcı oluyor ve klinik yönetimde daha sert bir şekilde iyileşmeye yardımcı oluyor.

  • [FONT=0]Daha fazla okuma için kaynaklar: [Döneticileri ve genetikleri genel olarak, NIH genetik ve Nadir Hastalıklar Bilgi Merkezi'ne atıfta bulunur ([Dönetici:2) OI kemikte biyomekanik veriler için, OI’nin tezini inceler.[Döneticileri ve kırıklıkları ve dirençleri hakkında ayrıntılı olarak inceler.