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El Ejecutarse o el salto puede empeorar el daño del cartílago, representantes técnicos del MIT encuentra

La Osteoartritis, que afecta por lo menos al 20 por ciento de adultos en los Estados Unidos, lleva al deterioro del cartílago, el tejido con la consistencia del caucho que evita que los huesos froten juntos. Estudiando las propiedades moleculares del cartílago, los representantes técnicos del MIT ahora han descubierto cómo los primeros tiempos de la artritis hacen el tejido más susceptible al daño de actividades físicas tales como ejecutarse o salto.

Las conclusión podían ayudar a investigadores a desarrollar pruebas para diagnosticar artritis anterior en pacientes en de alto riesgo para la enfermedad y también para conducir a representantes técnicos en el diseño del cartílago del repuesto. Los resultados también sugieren que los atletas que sufren lesiones de rodilla traumáticas, tales como un ligamento cruciforme anterior rasgado (ACL) - que les dé una mayor oportunidad de la artritis que se convierte más adelante en vida - sean prudentes al volver a su deporte después de la cirugía.

“Es una señal sin obstrucción tener cuidado de la derecha que va se retira,” dice a Alan Grodzinsky, profesor del MIT de la ingeniería biológica, eléctrica e industrial y autor mayor de un papel que describe las conclusión en una aplicación reciente el Gorrón Biofísico. “Aunque su codo puede ser estabilizado, hay la posibilidad que la deformación del cartílago a una alta velocidad de carga todavía va a ponerla a riesgo.”

El Cartílago pila de discos con los complejos del proteína-azúcar conocidos como aggrecans, cada uno hizo de cerca de 100 moléculas altamente cargadas llamadas los glycosaminoglycans (Mordazas). Esas moléculas protegen juntas absorbiendo el agua y haciendo el tejido atiesarse mientras que la presión es aplicada.

“El cartílago es una esponja derecha, llenada del líquido, y como lo comprimimos, el líquido tiene que filtrar con éstos encadenamientos de cerca espaciados de la MORDAZA,” Grodzinsky dice. “Los encadenamientos de la MORDAZA proporcionan a resistencia al flujo, así que el agua no puede salir de nuestro cartílago inmediatamente cuando lo comprimimos. Esa presurización en el nanoscale aumenta la rigidez de nuestro cartílago a las actividades del alto-cargamento-tipo.”

Las personas del MIT se establecieron para investigar cómo la estructura molecular de la MORDAZA genera esto que se atiesa sobre tal una amplia gama de actividad - de no sentar y de hacer nada a ejecutarse o del salto en la velocidad. Para hacer esto, desarrollaron un nuevo, altamente sensible tipo de microscopia atómica de la fuerza (AFM), permitiendo que midan cómo es aggrecan reacciona en el nanoscale a las velocidades de carga muy altas (las velocidades en las cuales las fuerzas son aplicadas).

El AFM Convencional, que genera imágenes de alta resolución “aserrando al hilo” la superficie de una muestra con una punta minúscula de la antena, se puede también utilizar para sujetar muestras al cargamento cíclico para medir sus propiedades nanomechanical. Pero el AFM convencional puede aplicarse solamente hasta cerca de 300 hertz (ciclos por segundo). Hadi Tavakoli Nia, el autor importante del papel, e Iman Soltani Bozchalooi, ambos estudiantes de tercer ciclo en la ingeniería industrial, desarrollaron un sistema modificado que puede aplicar frecuencias mucho más altas - hasta 10 kilociclos, frecuencias relevantes al cargamento del impacto de juntas.

“Una esponja muy floja”

Usando este sistema, los investigadores compararon el cartílago normal y el cartílago tratados con una enzima que destruye encadenamientos de la MORDAZA, imitando los escenarios iniciales de la osteoartritis. En esto la fase temprana, el colágeno, que da a cartílago su estructura, todavía está generalmente intacta.

Los investigadores encontraron que cuando estaba expuesto a las velocidades de carga muy altas - similares a qué serían vistas durante ejecutarse o el salto - el cartílago normal podía absorber el líquido y atiesarse normalmente. Sin Embargo, en el tejido Mordaza-agotado, el líquido se escapó fuera rápidamente.

“Que es qué pone el colágeno en problema, porque ahora esto se convierte en una esponja muy floja, y si usted la carga a tipos más altos la red del colágeno puede ser dañado,” Grodzinsky dice. “En ese momento usted comienza una serie irreversible de actividades que puedan dar lugar a daño al colágeno y eventual a la osteoartritis.”

No hay actualmente buena manera de diagnosticar artritis durante esos primeros tiempos, que son generalmente painfree. Muchos investigadores están trabajando para mejorar más lejos proyección de imagen de resonancia magnética (MRI) para probar para la baja de aggrecan, mientras que otros están buscando sangre o etiquetas de plástico de la orina. Si existiera tal prueba, sería especialmente útil para vigilar a los pacientes que han experimentado una lesión de rodilla aguda. Se estima que por lo menos el 12 por ciento de todos los casos originados con un daño común traumático, Grodzinsky de la osteoartritis dice.

Los Investigadores en el laboratorio de Grodzinsky ahora están trabajando para determinar las drogas posibles que pudieron parar la baja de aggrecan, así como están diseñando los andamios del tejido que se podrían implantar en los pacientes que necesitan cirugía del cartílago-repuesto. El nuevo sistema del AFM debe ser útil para probar estos andamios, para considerar si las células crecidas en el andamio pueden producir el tejido necesario que se atiesa a las altas velocidades de carga.

“Estos dos aspectos son realmente importantes: prevención de la degradación del cartílago después del daño y, si el cartílago se daña ya más allá de su capacidad de ser reparado, reemplazarla,” Grodzinsky dice.

Fuente: Massachusetts Institute of Technology