Udforskning af blodgennemstrømningsregulering til knogler hos mennesker

Alt væv i den menneskelige krop kræver tilstrækkelig perfusion for at give ilt og næringsstoffer til at opfylde metaboliske krav. Det har længe været kendt, at det arterielle system i knogler er af overvældende betydning, og at uden blodgennemstrømning kan knogler ikke opretholde sin integritet. Faktisk er der et omfattende netværk af arterier, arterioler og kapillærer, der forsyner menneskelig knogle. Desuden er blodgennemstrømningen til knoglerne følsom over for forskellige lokale og systemiske faktorer, der kan bestemme den generelle sundhed af knogler. Imidlertid forbliver knogleperfusion hos mennesker relativt ustuderet, og derfor er de underliggende mekanismer, der regulerer knogleblodstrømmen, ikke godt forstået. Forskerne foreslår at studere nøglemekanismer, der regulerer knogleperfusion hos raske personer og at sammenligne dem med rygmarvsskadede (SCI) individer. SCI repræsenterer en menneskelig 'model' af kronisk reduceret belastning med tab af sympatisk regulering under det skadesniveau, der sandsynligvis ændrer kontrollen af ​​knogleperfusion. Derfor er vores mål at: 1) Bestemme indvirkningen af ​​kompressionsbelastning med og uden tilhørende muskelsammentrækninger på tibial perfusion; 2) Bestem virkningen af ​​vaskulær sympatisk aktivitet og systemisk perfusionstryk på tibial perfusion; 3) Sammenlign ændringerne i tibial perfusion som reaktion på lokale og systemiske faktorer mellem raske og personer med SCI.

Størstedelen af ​​arbejdet med knogleblodgennemstrømning har været hos dyr og/eller har fokuseret på sammenhængen mellem tilstrækkelig eller utilstrækkelig perfusion og knoglesundhed. For eksempel er utilstrækkelig flow blevet forbundet med knogletab, svækket vækst og forsinket frakturheling. Imidlertid øger de akutte metaboliske behov for knogler på grund af belastning enten med eller uden tilhørende muskelsammentrækninger flowet væsentligt. Inden for to minutter efter isolerede muskelsammentrækninger alene, har tibial perfusion vist sig at stige betydeligt. Ydermere, når der er kompressionsbelastning med tilhørende muskelsammentrækninger, kan flow til knogle fordobles. På samme måde halverer skeletudladning i så kort som ti minutter lårbensperfusionen. Selvom det er uklart, hvilke specifikke lokale faktorer (f.eks. metaboliske biprodukter) med belastning kan være ansvarlige for regulering af blodgennemstrømningen, tyder disse data stærkt på, at perfusion til knogle er meget responsiv på skeletbelastning. Det ser faktisk ud til, at lignende reguleringsmekanismer kan være på spil i kontrol af flow til knogle- og skeletmuskulatur under træning. Desuden er knoglevaskulaturen rigt innerveret af sympatiske nerver. Anvendelse af noradrenalin nedsætter blodgennemstrømningen til både intakt knogle og isoleret knogle. Ligeledes mindsker sympatisk stimulation flow til knogle via alfa-adrenerg receptoraktivering. Desuden reagerer glat muskulatur i arterioler i knogler som forventet på vasodilatorer og vasokonstriktorer. Derfor tjener sympatisk innervation af knoglevaskulaturen et funktionelt formål med kontrol af flow. Hvis dette ikke var tilfældet, ville det arterielle netværk i knoglen uafhængigt af sammenhængen mellem knoglemetabolisme og knogleflow fungere som et simpelt trykpassivt system.

En kritisk begrænsning for studiet af knogleflow hos mennesker har været manglen på ikke-invasive vurderinger. Det har således været vanskeligt at belyse de mekanismer, der styrer perfusion til knogle. Knoglernes tætte natur gør det vanskeligt at undersøge perfusion, og de teknikker, der bruges til at kvantificere cirkulation i andre væv, er enten vanskelige eller umulige at anvende på knogler in vivo. forskerne påviste for nylig effektiviteten af ​​et nær-infrarødt spektroskopi (NIRS) system til ikke-invasivt at detektere ændringer i hæmoglobinindholdet i skinnebenet. Selvom vores foreløbige arbejde viste nytten af ​​NIRS, var det ikke designet til at give indsigt i blodgennemstrømningsregulering og adskille de forskellige mulige bidragsydere til knogleperfusion. Her foreslår efterforskerne at studere forskellige mekanismer, der kontrollerer blodgennemstrømningen til knogler hos både raske og rygmarvsskadede (SCI). SCI-populationen vil tilbyde værdifuld indsigt i perfusionsmekanismerne som flere bidragydere (dvs. belastning og vaskulær sympatisk kontrol) enten reduceres eller forstyrres.