Progresja i etiologia porowatości korowej w cukrzycowej chorobie kości (PREPT2D)

Ogólnym celem tego proponowanego badania jest zbadanie leżących u podstaw procesów biologicznych, które napędzają zwiększoną porowatość korową w przebiegu cukrzycy typu 2 oraz zrozumienie podłużnej ewolucji cukrzycowej choroby kości u ludzi, ze szczególnym uwzględnieniem porowatości korowej. Badacze proponują pierwsze podłużne badanie progresji porów u pacjentów z cukrzycą typu 2, które zostanie przeprowadzone przy użyciu nowatorskiej połączonej obwodowej ilościowej tomografii komputerowej o wysokiej rozdzielczości (HR-pQCT) i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego ze wzmocnieniem kontrastowym (CE MR). Badacze wykorzystają nowatorskie podejście do analizy obrazu, aby scharakteryzować zawartość porów i przestrzenny rozkład porowatości w korze, a także analizę mikroelementów skończonych (μFE) w celu ilościowego określenia biomechanicznego wpływu porowatości.

Deficyty jakości kości leżące u podstaw zwiększonej łamliwości w T2D nie są w pełni zrozumiałe. Na poziomie tkankowym trwają badania oceniające deficyty właściwości materiału i odporności na pękanie. Na poziomie strukturalnym zwiększona porowatość korowa jest wyraźnie stwierdzonym deficytem jakości kości w T2D. Porowatość jest głównym wyznacznikiem wytrzymałości, sztywności i odporności na pękanie tkanki korowej, a zatem stanowi ważny cel w zapobieganiu lub odwracaniu kruchości szkieletu związanej z T2D.

Mechanizmy napędzające zwiększoną porowatość korową w T2D są nieznane. Aby opracować zabiegi specjalnie ukierunkowane na zapobieganie lub odwracanie patologicznej porowatości, badacze muszą zrozumieć biologiczne przyczyny porowatości. Dziś te biologiczne czynniki nie są znane. W zwartej korze tworzenie się dużych porów korowych przypisuje się skupianiu się osteonów i łączeniu kanałów hawerskich. Przypuszcza się, że na granicy endokortykalnej „trabekularyzacja” lub ekspansja przestrzeni szpiku powoduje obserwowany wzrost porowatości korowej. W cukrzycowej chorobie kości prawdopodobnie bierze udział wiele mechanizmów rozszerzania się przestrzeni porów.

Zwiększona otyłość szpiku kostnego i upośledzone zdrowie mikrokrążenia są uznanymi aspektami T2D i mogą być zaangażowane w rozwój patologicznej porowatości. Badania na modelach gryzoni i ludziach wykazały związek zwiększonego tłuszczu w szpiku kostnym z T2D. (W przeciwieństwie do tego, sam BMI nie ma związku z tłuszczem w szpiku). Z kolei zwiększona zawartość tłuszczu w szpiku kostnym jest związana z niską gęstością mineralną kości (BMD) i słabą mikrostrukturą beleczkowania. Badacze udokumentowali również, że zwiększony poziom tłuszczu w szpiku jest związany ze złamaniami kręgów, niezależnie od BMD. Historyczna koncepcja tłuszczu szpikowego jako jedynie biernego wypełniacza została zastąpiona uznaniem dla tego magazynu tłuszczu jako dynamicznego gracza w jakości kości. Do tej pory związek ten był badany głównie pod względem mikrostruktury kości beleczkowej; badacze sugerują, że może to również odgrywać rolę w mikrostrukturze kości korowej. Powikłania mikronaczyniowe T2D należą do najpoważniejszych objawów choroby. W zaawansowanej chorobie neowaskularyzacja w procesie angiogenezy prowadzi do progresji retinopatii i nefropatii. Ostatnie prace sugerują, że patologia mikrokrążenia wpływa również na jakość kości beleczkowej w cukrzycy. W kości korowej, gdzie większość porowatości stanowią naczynia krwionośne, neowaskularyzacja wymaga usunięcia tkanki kostnej. Dlatego badacze stawiają hipotezę, że patologia mikrokrążenia może wpływać na zmiany mikrostrukturalne kory w T2D.

Zawartość patologicznej przestrzeni porów może wskazywać na czynniki powodujące ekspansję przestrzeni porów i prowadzić do strategii przewidywania i zapobiegania pęknięciom związanym z porowatością. Charakterystyka zawartości porów może wskazywać na powiększenie przestrzeni porów poprzez rozszerzenie jamy szpikowej, rozszerzenie sieci naczyniowej lub jedno i drugie. Jeśli badacze odkryją, że zmieniona dystrybucja lub skład szpiku jest związana ze zwiększoną porowatością w T2D, sugeruje to, że ekspansja jamy szpikowej może przyczyniać się do patologicznej porowatości. W takim przypadku badacze skierowaliby przyszłe wysiłki na pojawiający się temat interakcji kości tłuszczowej, a konkretnie na: 1) równowagę między różnicowaniem osteoblastów i adipocytów zachodzących ze wspólnego multipotentnego prekursora; oraz 2) działanie adipokin na przebudowę kości. Jeśli badacze stwierdzą, że zmieniona dystrybucja naczyń lub zdrowie mikrokrążenia są związane ze zwiększoną porowatością w T2D, sugeruje to, że sieć naczyniowa może przyczyniać się do patologicznej porowatości. W tym przypadku badacze skierowaliby przyszłe badania na interakcję między układem naczyniowym a przebudową kości korowej. Wiadomo, że układ naczyniowy wpływa na przebudowę kości poprzez substancje wazoaktywne uwalniane przez komórki śródbłonka. Na przykład w kontekście nieużywania utrata masy kostnej jest związana ze zwiększonym unaczynieniem i przekrwieniem, osiąganym przez uwalnianie substancji wazoaktywnych przez komórki śródbłonka. Gdy badacze przyjrzą się tym możliwym mechanizmom zwiększonej porowatości korowej, zostaną wyjaśnione odpowiednie strategie leczenia. W szczególności zwiększona porowatość związana z metabolizmem tłuszczów może wskazywać na interwencje ukierunkowane na ukierunkowanie różnicowania mezenchymalnych komórek macierzystych w kierunku osteoblastogenezy lub regulację działania adipokin na przebudowę kości. Alternatywnie, zwiększona porowatość spowodowana uszkodzeniem mikrokrążenia może wskazywać na modulację regulatorów naczyń lub terapię antyangiogenną stosowaną do zwalczania neowaskularyzacji i erozji kości w reumatoidalnym zapaleniu stawów.