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I ricercatori scoprono dei il dettagli livello cellulare di che cosa accade quando i ribassisti dell'osso sollecitano col passare del tempo

Dagli atleti alle persone che soffrono dall'osteoporosi, le fratture sono solitamente il risultato delle crepe minuscole che si accumulano col passare del tempo -- ruscelli invisibili di danno che, una volta fusi, piombo a quella rottura dolorosa.

Facendo uso delle tecniche di avanguardia dei raggi x, i ricercatori di Cornell University hanno di dettaglio livello cellulare scoperto di che cosa accade quando l'osso sopporta col passare del tempo lo sforzo ripetitivo, prevedendo il danno agli a scala ridotta che precedentemente osservati. Il loro lavoro potrebbe offrire le bugne in come le fratture potrebbero essere impedite.

Marjolein van der Meulen, professore di assistenza tecnica biomedica, piombo il 5 marzo online pubblicato studio in PLOS uno facendo uso di microscopia alla sorgente di luce di radiazione di sincrotrone di Stanford, parte dei raggi x della trasmissione del laboratorio nazionale dell'acceleratore di SLAC.

Facendo uso dei raggi x duri ad alta energia al sincrotrone di SLAC, i ricercatori hanno prodotto le immagini di danno in osso delle pecore ad una risoluzione di 30 nanometri -- parecchie volte migliorano che la rappresentazione standard via tomografia microcomputed raggi x, che è nel migliore dei casi di 2-4 micron nella risoluzione. (Il nanometro di A è un-bilionesimo di un metro. Per il confronto, la larghezza dei capelli umani è di circa 70 micron, o 70.000 nanometri.)

“Nella ricerca scheletrica, la gente sta provando a capire il ruolo di danno,„ ha detto van der Meulen, di cui la ricerca è chiamata mechanobiology -- come i meccanici interseca con i trattamenti biologici. “Una delle cose che la gente ha supposto è che il danno è uno degli stimoli che le celle stanno percependo.„

L'incapacità delle celle di riparare il microdamage infine contribuisce col passare del tempo all'errore e la rottura dell'osso, van der Meulen ha detto. Finora, le tecniche di visualizzazione di microdamage sono state limitate alle immagini di risoluzione più bassa. Le funzionalità più dettagliate dell'osso, quali i piccoli spazi chiamati lacune, in cui le celle risiedono ed i canali microscopici fra loro, hanno chiamato il caniliculi, non erano visibili.

La rappresentazione ha compreso il preparato speciale dei campioni dell'osso delle pecore piombo dal dottorando e da primo Garry Brock autore. In primo luogo hanno tagliato i campioni del tipo di fiammifero quadrati da 2 millimetri.

I fiammiferi “sono stati danneggiati„ nel laboratorio ai vari livelli: Alcuni hanno ricevuto 20.000 cicli “di caricamento„ nel piegamento; altri hanno ricevuto un d'una sola dose di caricamento; ed altri sono stati dentellati prima del carico. Tutti i campioni sono stati trattati con una macchia negativa dei raggi x dell'acetato dell'cavo-uranile che filtra in porosità causata da danno nel tessuto dell'osso. Poi le sezioni dal segmento caricato sono state lucidate agli spessori di 50 micron.

Una maggior quantità di macchia è stata veduta nelle sezioni sottoposte allo sforzo ripetitivo. Ma invece di vedere le nuove superfici costituite da danno, o dalle crepe, come è stato preveduto, i ricercatori osservati danneggiano nelle strutture cellulari. I raggi x hanno preso la tintura all'interno delle strutture esistenti e intatte, come le lacune in cui le celle si siedono e nel caniliculi.

“Il tessuto non sta rompendosi, ma piuttosto, sta macchiando all'interno delle celle,„ Brock ha detto.

Van der Meulen aggiunto: “Siamo stati sorpresi da quanto basato a cella la macchiatura era, rispetto a formare i lotti di nuove superfici nel materiale.„

In persone osteoporotic, compreso molte donne postmenopausali, le fratture si presentano solitamente nell'avambraccio, nella spina dorsale e nel cinorrodo. il gruppo di van der Meulen sta provando a capire perché queste fratture si presentano dallo studio nano e dai cambiamenti di microscala nel tessuto dell'osso.

Egualmente stanno esplorando la possibilità di studio se la classe A di droghe di osteoporosi ha chiamato i bifosfonati, che diminuiscono la tariffa globale delle fratture del cinorrodo ma può piombo “alle fratture femorali atipiche,„ dei trattamenti di danno del nanoscale di influenza. Queste fratture insolite si presentano ai siti che non fratturano normalmente con osteoporosi quale in mezzo all'asta cilindrica dell'osso. Il nuovo metodo di visualizzazione di danno ha potuto prestare le nuove comprensioni negli studi futuri.

Source:

Cornell University