Természetes görbületek

A csontok egész életünk során képesek megváltoztatni az alakjukat a csontképződés és a reszorpciós (felszívódási) folyamatok szabályozásával, ami gyakran válasz azokra az erőkre, amelyek a csontvázunk csontjait a mindennapi mozgások és a testmozgás során nyomják, húzzák és elforgatják. A csontok nyomás és feszültség hatására ívesekké válnak, és ezek a változások tartósak lehetnek - tette közzé a University College London (UCL), a Londoni Royal Veterinary College és a Max Planck Institute új tanulmánya.

Ennek a folyamatos átalakulásnak a célja a törés kockázatának minimalizálása. Megállapítva, hogy egy csont törésállósága olyan mérnöki szabályokon alapszik, amelyek előrevetítik a teljesen egyenes alak optimális voltát, a kutatócsoport megpróbálta megérteni, hogy a csontok többsége miért hajlott mégis, ha ezen alakváltozás célja a törés megakadályozása. A kutatás elvégzése közben a csoport sejtette, hogy valószínűleg más fontos kérdésekre is választ kapnak majd, például arra, hogy a testmozgás  csontvázunkra gyakorolt ​​jótékony hatása, vajon hosszú távú lehet-e.

Az RVC kutatói 4-D in vivo (élő szervezeten belül végzett) nagy felbontású mikrokomputertomográfiát és számítási módszereket alkalmaztak az egész csont alakváltozásának hosszú ideig tartó figyelemmel kísérésére, miután egy ismert erőnek történő erősen ellenőrzött expozíció (kitettség) történt. A csoport új megközelítést dolgozott ki a 3-D csontképződés és felszívódás felületének, a szokásos hisztológiával (szövettan) hitelesített mennyiségi meghatározására is, és annak vizsgálatára, hogy ezek hogyan kapcsolódnak a csontszövet fiziológiai erő által okozott helyi igénybevételéhez.

A Science Advances folyóiratban közzétett kutatás célja a csontra ható erővel kapcsolatos felszívódás és képződés helyének és mértékének feltárása volt, az egész csont szintjén, valamint annak meghatározása, hogy a változások, - ahogyan azt már évekkel ezelőtt megjósolták, - gyorsan visszafordíthatók-e.

Az eredmények azt mutatják, hogy a csont említett erőkre adott reakciója, a hossza mentén változik, hogy a csont a legtöbb részén ívesebb legyen, és hogy ezek az alakváltozások nagyon hosszú életűek.

A csontjaink "előre terveznek"

A kutatók úgy találták, hogy az ívelési folyamatnak nagyon célzottnak kell lennie, néhány rövid távú változás gyorsan elveszett a felszívódás révén, míg mások megmaradtak. A változás időbeli pontos feltérképezése alapján a kutatók kimutatták, hogy a reverzibilis és megmaradó csontváltozások megkülönböztethetők azon az alapon, hogy eredetileg a helyi csontfogyásra vagy a képződésre irányultak-e.

Meglepetés volt a csapat számára, hogy a csont görbületének megőrzött növekedése a helyi igénybevétel szintjétől függetlenül működik. Az eredmények kísérleti bizonyítékokat szolgáltattak, amelyekkel "Harold Frost hosszú ideje fenntartott elméleti keretrendszere" kiigazítható a törésállóságon alapuló hozzáadott hierarchiával.

Érdemes edzeni

Míg a testgyakorláshoz kapcsolódó terhelés pozitív hatásainak egy része fokozatosan eltűnik, mások preferenciálisan megmaradnak. Az eredmények azt is jelzik, hogy a megnövekedett görbület beépített figyelmeztető mechanizmust is létrehoz, amely előrejelzi, hogyan lehet a jövőben legjobban reagálni a fiziológiás erőkre. A görbület változásai nem csökkentik a csont erejét, mivel a megnövekedett csontmennyiség kompenzálja a csontok alakjának kedvező változását.

Peter Lee professzor a University College London (UCL) Gépészmérnöki karától elmondta:

"A Royal Veterinary College (RVC) és az UCL multidiszciplináris csoportjai, és más multidiszciplináris csoportok évek óta együttműködnek nagyfelbontású laboratóriumi és szinkrotron röntgen tomográfia felhasználásával az emberi csontváz rendellenességek megértése érdekében. Ez a legújabb tanulmány bebizonyítja az in situ terheléses vizsgálatok fontosságát abban, hogy megértsük, hogyan viselik a csontok a terhelést, az egészséges csontok, a csontrendszeri betegség előrehaladása és a törések tekintetében."

Átalakuló terápia

Dr. Behzad Javaheri, az RVC posztdoktori kutató munkatársa szerint:

"Ez a tanulmány azt sugallja, hogy kívánatosak lennének az olyan új "intelligens" csontterápiák, amelyek fiziológiai erőkkel hoznak létre kölcsönhatást, hogy szelektíven megőrizzék az általános görbületet, és ezáltal a törésekkel szembeni  ellenállóképességet."

"A létező osteoporosis (csontritkulás) kezelések jelenleg nem azokat a csontrégiókat célozzák meg, amelyek a legszembetűnőbb mértékben járulnak hozzá a hajlítószilárdsághoz, ehelyett általános felszívódásgátló-csonttermelő pro-formatív hatásuk van."

A kutatás hangsúlyozza, hogy a csontritkulást gyógyító kísérletek javíthatóak a fokozott törés-kockázat mechanikai eredetének tiszteletben tartásával, ahelyett, hogy csak a gyakran érintett helyekre összpontosítanának, hiszen a megfelelő görbületi-szint megtartásának elmulasztása, növelheti a betegségből eredő csonttörés kockázatát.

"A csontok alakjának ortopédiai műtét utáni nyomon követése szintén hasznos lehet, és ilyen esetekben hosszabb távon is szükséges figyelemmel kísérni a testmozgás csontváz-egészségre gyakorolt ​​hatásait."

Dr. Hajar Razi, a Max Planck Institute of Colloids and Interfaces posztdoktori kutatója elmondta: "Régóta tudjuk, hogy a csontok alkalmazkodnak a mechanikai erőkhöz. Ebben a tanulmányban megmutatjuk, hogy szervek szintjén ez az alkalmazkodás nem lineáris a lokális mechanikus ingerek szempontjából.

Valójában, a mechanikus stimulációra adott megfigyelt csontválasz valószínűleg egy nagyobb célhoz való alkalmazkodást jelent: ez pedig a nagyobb csonti görbület elérése, a jobb terhelés- előrejelzéshez igazítva" - tette hozzá a kutató.

(Forrás: MedicalExpress Képek: Smithsonian, Helmholtz)