Průzkum regulace průtoku krve do kostí u lidí

Všechny tkáně lidského těla vyžadují adekvátní perfuzi, aby poskytly kyslík a živiny pro splnění metabolických požadavků. Již dlouho je známo, že arteriální systém v kosti má obrovský význam a že bez průtoku krve si kost nemůže udržet svou integritu. Ve skutečnosti existuje rozsáhlá síť tepen, arteriol a kapilár, které zásobují lidskou kost. Krevní tok kostí navíc reaguje na různé místní a systémové faktory, které mohou určovat celkové zdraví kosti. Perfuze kostí u lidí však zůstává relativně neprozkoumaná, a tak základní mechanismy, které regulují průtok krve kostí, nejsou dobře pochopeny. Výzkumníci navrhují studovat klíčové mechanismy, které regulují perfuzi kostí u zdravých jedinců, a porovnat je s jedinci s poraněním míchy (SCI). SCI představuje lidský „model“ chronické snížené zátěže se ztrátou regulace sympatiku pod úrovní poranění, která pravděpodobně mění kontrolu perfuze kosti. V souladu s tím jsou naše cíle: 1) Stanovit dopad kompresivní zátěže s asociovanými svalovými kontrakcemi a bez nich na tibiální perfuzi; 2) Určete vliv aktivity vaskulárního sympatiku a systémového perfuzního tlaku na tibiální perfuzi; 3) Porovnejte změny v tibiální perfuzi v reakci na lokální a systémové faktory mezi zdravými a těmi s SCI.

Většina práce na prokrvení kostí byla prováděna u zvířat a/nebo se soustředila na spojení mezi adekvátní nebo neadekvátní perfuzí a zdravím kostí. Například nedostatečný průtok je spojován se ztrátou kostní hmoty, narušeným růstem a opožděným hojením zlomenin. Avšak akutní metabolické potřeby kosti v důsledku zatížení buď s přidruženými svalovými kontrakcemi nebo bez nich, podstatně zvyšují průtok. Bylo skutečně prokázáno, že během dvou minut samotných izolovaných svalových kontrakcí se tibiální perfuze významně zvýšila. Kromě toho, když dochází ke kompresivní zátěži s přidruženými svalovými kontrakcemi, průtok do kosti se může zdvojnásobit. Obdobně odlehčení skeletu na pouhých deset minut snižuje perfuzi femuru na polovinu. I když není jasné, jaké specifické lokální faktory (např. metabolické vedlejší produkty) se zátěží mohou být zodpovědné za regulaci průtoku krve, tato data silně naznačují, že perfuze do kosti vysoce reaguje na zátěž skeletu. Skutečně se zdá, že podobné regulační mechanismy mohou být ve hře při řízení toku do kostí a kosterního svalstva během cvičení. Kromě toho je kostní vaskulatura bohatě inervována sympatickými nervy. Aplikace norepinefrinu snižuje průtok krve jak do intaktní kosti, tak do izolované kosti. Podobně sympatická stimulace snižuje tok do kosti prostřednictvím aktivace alfa-adrenergního receptoru. Kromě toho hladké svalstvo arteriol v kosti reaguje podle očekávání na vazodilatátory a vazokonstriktory. Sympatická inervace kostní vaskulatury tedy slouží funkčnímu účelu při kontrole průtoku. Pokud by tomu tak nebylo, nezávisle na vazbě mezi kostním metabolismem a kostním průtokem by arteriální síť v kosti fungovala jako jednoduchý tlakově pasivní systém.

Kritickým omezením studia toku kostí u lidí byl nedostatek neinvazivních hodnocení. Bylo tedy obtížné objasnit mechanismy, které řídí perfuzi do kosti. Hustá povaha kosti ztěžuje zkoumání perfuze a techniky používané ke kvantifikaci cirkulace v jiných tkáních jsou buď obtížné nebo nemožné aplikovat na kost in vivo. výzkumníci nedávno prokázali účinnost systému blízké infračervené spektroskopie (NIRS) k neinvazivní detekci změn obsahu hemoglobinu v tibii. Ačkoli naše předběžná práce ukázala užitečnost NIRS, nebyla navržena tak, aby poskytla náhled na regulaci krevního toku a rozpletla různé možné přispěvatele k perfuzi kosti. Zde vyšetřovatelé navrhují studovat různé mechanismy, které řídí průtok krve do kostí jak u tělesně zdatných, tak u zraněných mích (SCI). Populace SCI nabídne cenné poznatky o mechanismech perfuze jako několik přispěvatelů (tj. zatížení a vaskulární sympatická kontrola) jsou buď sníženy, nebo narušeny.