Прогрессирование и этиология кортикальной пористости при диабетической болезни костей (PREPT2D)

Общая цель предлагаемого исследования состоит в том, чтобы изучить лежащие в основе биологические процессы, которые вызывают увеличение пористости коры при диабете 2 типа, и понять продольную эволюцию диабетической болезни костей человека с особым акцентом на пористость коры. Исследователи предлагают провести первое лонгитюдное исследование расширения пор у пациентов с СД2, которое будет проводиться с использованием нового комбинированного метода периферической количественной компьютерной томографии высокого разрешения (HR-pQCT) и магнитно-резонансной томографии с контрастным усилением (CE MR). Исследователи будут использовать новые подходы к анализу изображений для характеристики содержания пор и пространственного распределения пористости в коре головного мозга, а также анализ микроконечных элементов (μFE) для количественной оценки биомеханического воздействия пористости.

Нарушения качества костей, лежащие в основе повышенной хрупкости при СД2, до конца не изучены. На тканевом уровне продолжаются исследования по оценке дефицита свойств материала и сопротивления разрушению. На структурном уровне повышенная пористость коры является четко установленным дефицитом качества кости при СД2. Пористость является основным фактором, определяющим прочность, жесткость и стойкость к излому кортикальной ткани, и, следовательно, представляет собой важную цель для предотвращения или устранения хрупкости скелета, связанной с СД2.

Механизмы, вызывающие повышенную пористость коры при СД2, неизвестны. Чтобы разработать методы лечения, специально направленные на предотвращение или устранение патологической пористости, исследователи должны понимать биологические факторы пористости. Сегодня эти биологические факторы неизвестны. В компактной коре образование больших корковых пор связывают с скоплением остеонов и слиянием гаверсовых каналов. Предполагается, что на эндокортикальной границе «трабекуляризация» или расширение пространства костного мозга вызывают наблюдаемое увеличение пористости коры. При диабетическом заболевании костей, вероятно, задействованы несколько механизмов расширения порового пространства.

Повышенное ожирение костного мозга и нарушение здоровья микрососудов являются признанными аспектами сахарного диабета 2 типа и могут быть связаны с развитием патологической пористости. Исследования на моделях грызунов и людей установили связь повышенного содержания жира в костном мозге с СД2. (Напротив, не было показано, что только ИМТ связан с жиром в костном мозге.) Повышенное содержание жира в костном мозге, в свою очередь, связано с низкой минеральной плотностью костей (МПКТ) и плохой микроструктурой трабекул. Исследователи также зафиксировали, что повышенное содержание жира в костном мозге связано с переломами позвонков, независимо от МПК. Историческая концепция костного мозга как просто пассивного наполнителя была заменена признанием этого жирового депо как динамического фактора, влияющего на качество костей. На сегодняшний день это звено изучено преимущественно с точки зрения микроструктуры трабекулярной кости; исследователи предполагают, что он также может играть роль в микроструктуре кортикальной кости. Микрососудистые осложнения СД2 относятся к наиболее серьезным проявлениям заболевания. На поздних стадиях неоваскуляризация в процессе ангиогенеза приводит к прогрессированию ретинопатии и нефропатии. Недавняя работа показала, что микрососудистая патология также влияет на качество трабекулярной кости при диабете. В кортикальной кости, где большая часть пористости содержит кровеносные сосуды, неоваскуляризация требует удаления костной ткани. Поэтому исследователи предполагают, что микрососудистая патология может влиять на микроструктурные изменения коры при СД2.

Содержание патологического порового пространства может указывать на движущие силы расширения порового пространства и вести к стратегиям прогнозирования и предотвращения трещин, связанных с пористостью. Характеристика содержимого пор может указывать на увеличение порового пространства за счет расширения полости костного мозга, расширения сосудистой сети или того и другого. Если исследователи обнаружат, что измененное распределение или состав костного мозга связаны с повышенной пористостью при СД2, это предполагает, что расширение полости костного мозга может способствовать патологической пористости. В этом случае исследователи направят будущие усилия на возникающую тему взаимодействия жировой ткани с костями, а именно: 1) баланс между дифференцировкой остеобластов и адипоцитов, возникающий из общего мультипотентного предшественника; и 2) действие адипокинов на ремоделирование кости. Если исследователи определят, что измененное распределение сосудов или здоровье микрососудов связаны с повышенной пористостью при СД2, это предполагает, что сосудистая сеть может способствовать патологической пористости. В этом случае исследователи направят будущие исследования на взаимодействие между сосудистой системой и ремоделированием кортикального слоя кости. Известно, что сосудистая система влияет на ремоделирование кости посредством вазоактивных веществ, выделяемых эндотелиальными клетками. В контексте неиспользования, например, потеря костной массы связана с повышенной васкуляризацией и гиперемией, достигаемой высвобождением вазоактивных веществ эндотелиальными клетками. Когда исследователи изучат эти возможные механизмы повышенной пористости коры, будут выяснены соответствующие стратегии лечения. В частности, повышенная пористость, связанная с жировым обменом, может указывать на вмешательства, направленные на направление дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток в сторону остеобластогенеза или регулирование действия адипокинов на ремоделирование кости. В качестве альтернативы, повышенная пористость из-за повреждения микрососудов может указывать на модулирование вазорегуляторов или антиангиогенную терапию, используемую для борьбы с неоваскуляризацией и эрозией кости при ревматоидном артрите.