Progrese a etiologie kortikální porozity u diabetického kostního onemocnění (PREPT2D)

Celkovým cílem této navrhované studie je prozkoumat základní biologické procesy, které řídí zvýšenou kortikální porozitu u diabetu 2. typu, a porozumět dlouhodobému vývoji diabetické kostní choroby u lidí se zvláštním zaměřením na kortikální porozitu. Vyšetřovatelé navrhují první longitudinální studii progrese pórů u pacientů s T2D, která bude provedena pomocí nové kombinované periferní kvantitativní počítačové tomografie s vysokým rozlišením (HR-pQCT) a kontrastní magnetické rezonance (CE MR). Badatelé použijí nové přístupy k analýze obrazu k charakterizaci obsahu pórů a prostorové distribuce pórovitosti v kůře a analýzu mikro konečných prvků (μFE) ke kvantifikaci biomechanického dopadu pórovitosti.

Nedostatky kvality kostí, které jsou základem zvýšené křehkosti u T2D, nejsou plně pochopeny. Na úrovni tkání probíhá výzkum hodnotící nedostatky materiálových vlastností a odolnosti proti lomu. Na strukturální úrovni je zvýšená kortikální porozita jasně prokázaným deficitem kvality kosti u T2D. Pórovitost je hlavním určujícím faktorem pevnosti, tuhosti a lomové houževnatosti kortikální tkáně, a proto představuje důležitý cíl pro prevenci nebo zvrácení fragility skeletu spojené s T2D.

Mechanismy vyvolávající zvýšenou kortikální porozitu u T2D nejsou známy. Aby bylo možné vyvinout léčbu specificky zaměřenou na prevenci nebo zvrácení patologické pórovitosti, musí výzkumníci porozumět biologickým faktorům pórovitosti. Dnes jsou tyto biologické ovladače neznámé. V kompaktním kortexu byla tvorba velkých kortikálních pórů připisována shlukování osteonů a slučování Haversových kanálů. Na endokortikální hranici se předpokládá, že „trabekularizace“ nebo expanze dřeňového prostoru řídí pozorované zvýšení kortikální porozity. U diabetického onemocnění kostí je pravděpodobně ve hře několik mechanismů expanze pórového prostoru.

Zvýšená adipozita kostní dřeně a zhoršené mikrovaskulární zdraví jsou uznávanými aspekty T2D mellitus a mohou se podílet na rozvoji patologické porozity. Studie zkoumající modely hlodavců a lidí prokázaly souvislost zvýšeného tuku v kostní dřeni s T2D. (Na rozdíl od toho se neprokázalo, že by samotné BMI mělo souvislost s dřeňovým tukem.) Zvýšený tuk v kostní dřeni je zase spojen s nízkou hustotou kostních minerálů (BMD) a špatnou trabekulární mikrostrukturou. Vyšetřovatelé také zdokumentovali, že zvýšený tuk v kostní dřeni je spojen s vertebrální frakturou, nezávisle na BMD. Historický koncept dřeňového tuku jako pouhé pasivní výplně byl nahrazen oceněním tohoto zásobního tuku jako dynamického hráče v kvalitě kostí. Doposud byla tato vazba studována především z hlediska mikrostruktury trabekulární kosti; vyšetřovatelé navrhují, že by to mohl být také hráč v mikrostruktuře kortikální kosti. Mikrovaskulární komplikace T2D patří mezi nejzávažnější projevy onemocnění. U pokročilého onemocnění vede neovaskularizace prostřednictvím procesu angiogeneze k progresi retinopatie a nefropatie. Nedávná práce naznačila, že mikrovaskulární patologie také ovlivňuje kvalitu trabekulární kosti u diabetu. V kortikální kosti, kde většina porozity obsahuje krevní cévy, vyžaduje neovaskularizace odstranění kostní tkáně. Vyšetřovatelé proto předpokládají, že mikrovaskulární patologie může ovlivňovat kortikální mikrostrukturální změny v T2D.

Obsah patologického pórového prostoru může naznačovat hnací sílu rozšíření pórového prostoru a vést ke strategiím pro predikci a prevenci fraktur souvisejících s pórovitostí. Charakterizace obsahu pórů může naznačovat rozšíření pórového prostoru expanzí dřeňové dutiny, expanzí vaskulární sítě nebo obojího. Pokud výzkumníci zjistí, že změněná distribuce nebo složení kostní dřeně je spojeno se zvýšenou porozitou u T2D, naznačuje to, že expanze dřeňové dutiny může přispívat k patologické porozitě. V tomto případě by výzkumníci nasměrovali budoucí úsilí k nově se objevujícímu tématu interakcí tuk-kost, konkrétně: 1) rovnováha mezi diferenciací osteoblastů a adipocytů, ke které dochází ze společného multipotentního prekurzoru; a 2) působení adipokinů na remodelaci kostí. Pokud výzkumníci určí, že změněná distribuce cév nebo mikrovaskulární zdraví je spojeno se zvýšenou porozitou u T2D, naznačuje to, že vaskulární síť může přispívat k patologické porozitě. V tomto případě by vyšetřovatelé zaměřili budoucí výzkum na interakci mezi vaskulárním systémem a remodelací kortikální kosti. Je známo, že cévní systém ovlivňuje přestavbu kosti prostřednictvím vazoaktivních látek uvolňovaných endoteliálními buňkami. V kontextu nepoužívání je například úbytek kostní hmoty spojen se zvýšenou vaskularitou a hyperémií, dosažené uvolňováním vazoaktivních látek endoteliálními buňkami. Když se vyšetřovatelé podívají na tyto možné mechanismy zvýšené kortikální porozity, budou objasněny vhodné léčebné strategie. Konkrétně zvýšená poréznost související s metabolismem tuků může naznačovat intervence zaměřené na nasměrování diferenciace mezenchymálních kmenových buněk směrem k osteoblastogenezi nebo regulaci působení adipokinu na přestavbu kosti. Alternativně může zvýšená porozita v důsledku mikrovaskulárního poškození indikovat modulaci vazoregulátorů nebo antiangiogenní terapii, jak se používá k boji proti neovaskularizaci a kostní erozi u revmatoidní artritidy.