Ihmisten luuston verenvirtauksen säätelyn tutkiminen

Kaikki ihmiskehon kudokset tarvitsevat riittävää perfuusiota happea ja ravinteita varten aineenvaihdunnan tarpeiden täyttämiseksi. On jo pitkään tiedetty, että luun valtimojärjestelmällä on valtava merkitys ja että ilman verenkiertoa luu ei voi säilyttää eheyttään. Itse asiassa on olemassa laaja valtimoiden, valtimoiden ja kapillaarien verkosto, jotka toimittavat ihmisen luuta. Lisäksi verenvirtaus luuhun on herkkä useille paikallisille ja systeemisille tekijöille, jotka voivat määrittää luun yleisen terveyden. Luun perfuusio ihmisillä on kuitenkin edelleen suhteellisen tutkimaton, joten luun verenkiertoa sääteleviä taustamekanismeja ei tunneta hyvin. Tutkijat ehdottavat, että tutkitaan keskeisiä mekanismeja, jotka säätelevät luun perfuusiota työkykyisissä yksilöissä, ja verrataan niitä selkäydinvammautuneisiin (SCI) yksilöihin. SCI edustaa ihmisen "mallia" kroonisesta vähentyneestä kuormituksesta ja sympaattisen säätelyn menetyksestä alle vamman tason, joka todennäköisesti muuttaa luun perfuusion hallintaa. Sen mukaisesti tavoitteemme ovat: 1) Määrittää puristuskuormituksen vaikutus sääriluun perfuusioon ja niihin liittyvien lihasten supistusten kanssa ja ilman niitä; 2) Määritä vaskulaarisen sympaattisen aktiivisuuden ja systeemisen perfuusiopaineen vaikutus sääriluun perfuusioon; 3) Vertaa muutoksia sääriluun perfuusiossa vasteena paikallisiin ja systeemisiin tekijöihin työkykyisten ja SCI-potilaiden välillä.

Suurin osa luun verenkiertoa koskevasta työstä on tehty eläimillä ja/tai se on keskittynyt riittävän tai riittämättömän perfuusion ja luun terveyden väliseen yhteyteen. Esimerkiksi riittämätön virtaus on liitetty luukatoon, kasvun heikkenemiseen ja murtumien paranemisen viivästymiseen. Kuitenkin luun akuutit aineenvaihduntatarpeet, jotka johtuvat kuormituksesta joko niihin liittyvien lihasten supistusten kanssa tai ilman, lisäävät virtausta oleellisesti. Sääriluun perfuusion on todellakin osoitettu lisääntyvän merkittävästi kahden minuutin sisällä yksittäisistä lihasten supistuksista. Lisäksi kun on puristuskuormitusta ja siihen liittyviä lihassupistuksia, virtaus luuhun voi kaksinkertaistua. Samoin luuston purkaminen jopa kymmenen minuutin ajan puolittaa reisiluun perfuusion. Vaikka on epäselvää, mitkä tietyt paikalliset tekijät (esim. aineenvaihdunnan sivutuotteet) kuormituksen yhteydessä voivat olla vastuussa verenvirtauksen säätelystä, nämä tiedot viittaavat vahvasti siihen, että perfuusio luuhun on erittäin herkkä luuston kuormitukselle. Näyttää todellakin siltä, ​​että samankaltaiset säätelymekanismit voivat ohjata luuhun ja luustolihakseen kohdistuvaa virtausta harjoituksen aikana. Lisäksi luun verisuonia hermottavat runsaasti sympaattiset hermot. Norepinefriinin käyttö vähentää verenkiertoa sekä ehjässä että eristettyssä luussa. Samoin sympaattinen stimulaatio vähentää virtausta luuhun alfa-adrenergisen reseptorin aktivoitumisen kautta. Lisäksi luun valtimoiden sileät lihakset reagoivat odotetusti verisuonia laajentaviin ja verisuonia supistaviin aineisiin. Siten luun verisuonten sympaattinen hermotus palvelee toiminnallista tarkoitusta virtauksen säätelyssä. Jos näin ei olisi, riippumatta luun aineenvaihdunnan ja luun virtauksen välisestä yhteydestä, luussa oleva valtimoverkko toimisi yksinkertaisena passiivisena painejärjestelmänä.

Kriittinen rajoitus ihmisten luun virtauksen tutkimukselle on ollut ei-invasiivisten arvioiden puute. Siten on ollut vaikeaa selvittää mekanismeja, jotka säätelevät perfuusiota luuhun. Luun tiheys vaikeuttaa perfuusion tutkimista, ja tekniikoita, joita käytetään verenkierron määrittämiseen muissa kudoksissa, on joko vaikea tai mahdotonta soveltaa luuhun in vivo. tutkijat osoittivat äskettäin lähellä infrapunaspektroskopia (NIRS) -järjestelmän tehokkuuden havaita ei-invasiivisesti hemoglobiinipitoisuuden muutokset sääriluussa. Vaikka alustava työmme osoitti NIRS:n hyödyllisyyden, sitä ei suunniteltu antamaan tietoa verenvirtauksen säätelystä ja erottamaan erilaisia ​​mahdollisia luun perfuusion vaikuttajia. Tässä tutkijat ehdottavat, että tutkitaan erilaisia ​​mekanismeja, jotka säätelevät veren virtausta luuhun sekä työkykyisten että selkäydinvammaisten (SCI) osalta. SCI-populaatio tarjoaa arvokkaita näkemyksiä perfuusion mekanismeista useana osallistujana (esim. kuormitus ja vaskulaarinen sympaattinen hallinta) joko heikkenevät tai häiriintyvät.