La investigación de la Oregon State University ha proporcionado la primera visión completa a nivel celular de lo que está sucediendo en las articulaciones afectadas por la osteoartritis, una afección debilitante y costosa que afecta a casi una cuarta parte de los adultos en los Estados Unidos.
El estudio, publicado hoy en Ingeniería biomédica de la naturaleza , abre la puerta a una mejor comprensión de cómo las intervenciones como la dieta, las drogas y el ejercicio afectan las células de una articulación, lo cual es importante porque las células hacen el trabajo de desarrollar, mantener y reparar el tejido.
La investigación realizada por Brian Bay del OSU College of Engineering y científicos del Royal Veterinary College de Londres y el University College London desarrollaron una sofisticada técnica de escaneo para ver las articulaciones "cargadas" de ratones artríticos y sanos: medios cargados bajo tensión, comoun tobillo, rodilla o codo sería al correr, caminar, arrojar, etc.
"Las técnicas de imagen para cuantificar los cambios en las articulaciones artríticas se han visto limitadas por una serie de factores", dijo Bay, profesor asociado de ingeniería mecánica. "Las restricciones en el tamaño de la muestra y la duración del tiempo de exploración son dos de ellos, y el nivel dela radiación utilizada en algunas de las técnicas finalmente daña o destruye las muestras que se escanean. La resolución a nanoescala de las articulaciones intactas y cargadas se consideraba inalcanzable ".
Bay y una colaboración que también incluyó a científicos de 3Dmagination Ltd Reino Unido, la Universidad Napier de Edimburgo, la Universidad de Manchester, el Complejo de Investigación de Harwell y Diamond Light Source desarrollaron una forma de realizar imágenes a escala nanométrica de huesos completos y articulaciones enteras bajocargas controladas con precisión.
Para hacer eso, tuvieron que mejorar la resolución sin comprometer el campo de visión; reducir la exposición total a la radiación para preservar la mecánica del tejido; y evitar el movimiento durante el escaneo.
"Con una tomografía de rayos X sincrotrón de haz rosado en dosis bajas y una carga mecánica con precisión nanométrica, podríamos medir simultáneamente la organización estructural y la respuesta funcional de los tejidos", dijo Bay. "Eso significa que podemos observar las articulaciones desdelas capas de tejido hasta el nivel celular, con un gran campo de visión y alta resolución, sin tener que cortar muestras ".
Dijo que dos características del estudio lo hacen particularmente útil para avanzar en el estudio de la osteoartritis.
"El uso de huesos y articulaciones intactos significa que todos los aspectos funcionales de las capas complejas de tejido se conservan", dijo Bay. "Y el pequeño tamaño de los huesos del ratón conduce a imágenes que están en la escala de las células que se desarrollan, mantieneny reparar los tejidos "
La osteoartritis, la degeneración de las articulaciones, afecta a más de 50 millones de adultos estadounidenses, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. Las mujeres se ven afectadas en una tasa de casi el 25%, mientras que el 18% de los hombres sufren de osteoartritis.
A medida que los baby boomers continúen aumentando las filas de la población de adultos mayores de EE. UU., La prevalencia de la artritis probablemente aumentará en las próximas décadas, según los CDC.
Los CDC pronostican que para 2040 habrá 78 millones de pacientes con artritis, más de una cuarta parte de la población adulta total proyectada; se espera que dos tercios de las personas con artritis sean mujeres. También para 2040, más de 34 millones de adultosen los Estados Unidos tendrá limitaciones de actividad debido a la artritis.
"La osteoartritis nos afectará a la mayoría de nosotros durante nuestras vidas, muchos hasta el punto en que una articulación de la rodilla o la cadera requiere reemplazo con una cirugía costosa y difícil después de años de discapacidad y dolor", dijo Bay. "Daño en las superficies del cartílago".está asociado con la falla de la articulación, pero ese daño solo se hace evidente muy tarde en el proceso de la enfermedad, y el cartílago es solo la capa más externa en un complejo conjunto de tejidos que se encuentran muy por debajo de la superficie ".
Dijo que en esas capas de tejido profundo se producen cambios tempranos a medida que se desarrolla la osteoartritis, pero su función biomecánica básica y la importancia de los cambios no se comprenden bien.
"Eso ha dificultado en gran medida conocer el proceso básico de la enfermedad y la evaluación de posibles terapias para interrumpir el largo e incómodo camino hacia el reemplazo articular", dijo Bay.
Bay demostró por primera vez la técnica de medición de la tensión del tejido hace 20 años, y está creciendo en importancia a medida que las imágenes han mejorado. Se están realizando trabajos relacionados para los discos intervertebrales y otros tejidos con altas tasas de degeneración.
"Este estudio por primera vez conecta medidas de la mecánica de los tejidos y la disposición de los tejidos a nivel celular", dijo Bay. "Este es un avance significativo ya que los métodos para interrumpir el proceso de osteoartritis probablemente implicarán el control de la actividad celular".Es un gran avance al vincular el problema clínico de la falla articular con los mecanismos biológicos más básicos involucrados en el mantenimiento de la salud articular ".
El Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas, Arthritis Research UK, el Consejo de Investigación Médica y la sucursal Diamond-Manchester en Diamond Light Source respaldaron esta investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregón . Original escrito por Steve Lundeberg. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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