Avertissement : Cette page est une traduction automatique de cette page à l'origine en anglais. Veuillez noter puisque les traductions sont générées par des machines, pas tous les traduction sera parfaite. Ce site Web et ses pages Web sont destinés à être lus en anglais. Toute traduction de ce site et de ses pages Web peut être imprécis et inexacte, en tout ou en partie. Cette traduction est fournie dans une pratique.

Les chercheurs découvrent le détail de niveau cellulaire de ce qui se produit quand les ours d'os chargent au fil du temps

Des athlètes aux personnes souffrant de l'ostéoporose, les fractures osseuses sont habituellement le résultat des fissures minuscules s'accumulant au fil du temps -- ruisseaux invisibles des dégâts qui, une fois fusionnés, mènent à cette interruption douloureuse.

Utilisant des techniques tranchantes de rayon X, les chercheurs d'Université de Cornell ont le détail découvert de niveau cellulaire de ce qui se produit quand l'os supporte la tension répétitive au fil du temps, concevant les dégâts à de plus petites échelles que précédemment observées. Leur travail pourrait offrir des indices dans la façon dont des fractures osseuses pourraient être évitées.

Marjolein van der Meulen, professeur de génie biomédical, a abouti étude le 5 mars en ligne publié dans PLOS un utilisant la microscopie de rayon X de boîte de vitesses à la source lumineuse de rayonnement de synchrotron de Stanford, une partie du laboratoire national d'accélérateur de SLAC.

Utilisant les rayons X durs de grande énergie au synchrotron de SLAC, les chercheurs ont produit des images des dégâts dans l'os de moutons à une définition de 30 nanomètres -- plusieurs fois améliorent que la représentation normale par l'intermédiaire de la tomographie microcomputed par rayon X, qui est au mieux de 2-4 microns dans la définition. (Le nanomètre d'A est un-milliardième d'un mètre. Pour la comparaison, la largeur des cheveux est environ 70 microns, ou 70.000 nanomètres.)

« Dans la recherche squelettique, les gens avaient essayé de comprendre le rôle des dégâts, » a dit van der Meulen, dont la recherche est mechanobiology appelé -- comment la mécanique intersecte avec des procédés biologiques. « Une des choses que les gens ont présumées est que les dégâts sont l'un des stimulus que les cellules détectent. »

L'incapacité des cellules de réparer le microdamage contribue au fil du temps éventuel à l'échec et se briser de l'os, van der Meulen a indiqué. Jusqu'ici, des techniques de visualisation du microdamage ont été limitées à des images plus à basse résolution. Des caractéristiques plus détaillées d'os, telles que les lacunes appelées des petits espaces, où les cellules demeurent, et les canaux microscopiques entre eux, caniliculi appelé, n'étaient pas visibles.

La préparation particulière impliquée de représentation des échantillons d'os de moutons a abouti par l'étudiant de troisième cycle et le premier Garry Brock auteur. D'abord ils ont coupé les échantillons comme une allumette carrés de 2 millimètres.

Les allumettes « ont été endommagées » dans le laboratoire aux niveaux variés : Certains ont reçu 20.000 cycles de « charge » en le ployage ; d'autres ont reçu une dose unique de charge ; et d'autres ont été entaillés avant le chargement. Tous les échantillons ont été traités avec une souillure négative de rayon X d'acétate de fil-uranyle qui s'infiltre dans la porosité provoquée par les dégâts dans le tissu osseux. Alors des parties du segment chargé ont été polies aux épaisseurs de 50 microns.

Une quantité plus grande de souillure a été vue dans les parties soumises à la tension répétitive. Mais au lieu de voir les surfaces neuves constituées par les dégâts, ou des fissures, comme a été prévu, les chercheurs observés endommagent dans les structures cellulaires. Les rayons X ont capté la teinture dans les structures existantes et intactes, comme les lacunes où les cellules s'asseyent, et dans le caniliculi.

« Le tissu ne se brise pas, mais plutôt, là souille dans les cellules, » Brock a dit.

Van der Meulen ajouté : « Nous avons été étonnés par la façon dont cellulaire la souillure était, par opposition à former un bon nombre de surfaces neuves dans le matériau. »

Dans les personnes osteoporotic, y compris beaucoup de femmes postmenopausal, les fractures se produisent habituellement dans l'avant-bras, la colonne vertébrale et la hanche. l'équipe de van der Meulen's essaye de comprendre pourquoi ces fractures se produisent par l'étude les changements nano- et de micro-échelle du tissu osseux.

Ils explorent également la possibilité d'étude si une classe des bisphosphonates appelés de médicaments d'ostéoporose, qui réduisent le régime général des fractures de hanche mais peut mener « aux fractures fémorales atypiques, » les dégâts de nanoscale d'affect traite. Ces fractures exceptionnelles se produisent aux sites qui normalement ne rompent pas avec l'ostéoporose comme au milieu de l'arbre d'os. La méthode neuve de visualisation des dégâts a pu prêter des analyses neuves dans de futures études.

Source:

Cornell University