Παρακολούθηση της οστικής ανάπλασης στην περιοχή καταγματικού πώρου μηριαίου οστού πειραματοζώων με φασματοσκοπία Raman

• Κύριος συγγραφέας: Αθανασοπούλου, Στεφανία
• Άλλοι συγγραφείς: Όρκουλα, Μαλβίνα
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Οστά; Φασματοσκοπία Raman; Bones; Raman spectroscopy; 617.581 059 2

Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε μελέτη της οστικής ανάπλασης καταγματικών μηριαίων οστών άρρενων επίμυων χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία Raman. Tα ζώα εργαστηρίου υποβλήθηκαν σε εγχείρηση τεχνητής θραύσης του δεξιού μηριαίου οστού και χωρίστηκαν σε 4 ομάδες, ανάλογα με τη μετεγχειρητική εβδομάδα που θυσιάστηκαν (6, 8, 10, 12 εβδομάδες). Το αριστερό μηριαίο οστό χρησιμοποιήθηκε ως μάρτυρας. Από την οπτική παρατήρηση των δειγμάτων προέκυψε, σε συμφωνία με τα βιβλιογραφικά δεδομένα, πως ο καταγματικός πώρος επουλώνεται με τρεις τρόπους: α) την προοδευτική εξαφάνιση της καταγματικής γραμμής, β) τη δημιουργία ενός μαλακού πώρου στην περιοχή του καταγματικού σημείου και γ) την ύπαρξη ενός σκληρού πώρου στην αντίστοιχη περιοχή. Σε όλες τις ομάδες εμφανίστηκαν και οι τρεις τύποι πώρωσης. Φάσματα Raman συλλέχθησαν από το καταγματικό σημείο και μια ευρύτερη περιοχή εκατέρωθεν αυτού στο περιόστεο του οστού, καθώς και από το ενδόστεο του καταγματικού σημείου, χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο Raman συζευγμένο με οπτικό μικροσκόπιο. Από τις εντάσεις των χαρακτηριστικών κορυφών των κύριων συστατικών του οστού, του βιοαπατίτη και του κολλαγόνου, υπολογίστηκαν οι δείκτες Raman: ΜΜR (Mineral to Matrix Ratio), CPR (Carbonate to Phosphate Ratio), 1/FWHM (Crystallinity) και CLR (Collagen Cross Linking Ratio). Η μελέτη έδειξε πως το καταγματικό σημείο χαρακτηρίζεται από χαμηλή περιεκτικότητα σε ανόργανα συστατικά (χαμηλό MMR) σε σχέση με το φυσιολογικό οστό, ο βιοαπατίτης εμφανίζει μειωμένη κρυσταλλικότητα (1/FWHM) και αυξημένες ανθρακικές υποκαταστάσεις (υψηλό CPR), ενώ ο δείκτης μη αναγώγιμων προς αναγώγιμους σταυροδεσμούς (CLR) παρουσιάστηκε αυξημένος σε σχέση με το μάρτυρα. Η συμπεριφορά αυτή των δεικτών επεκτάθηκε σε μια περιοχή μερικών χιλιοστών γύρω από το καταγματικό σημείο μέχρι να εξισωθεί με τις φυσιολογικές τιμές. Η ίδια τάση των λόγων Raman, παρατηρήθηκε και στους τρεις τύπους πώρωσης, με τα οστά που εμφάνισαν την προοδευτική εξαφάνιση γραμμής να σημειώνουν τη μικρότερη απόκλιση από τους μάρτυρες σε σχέση με τους υπόλοιπους τύπους πώρωσης τόσο στην οργανική όσο και στην ανόργανη φάση του οστού, ενώ αυτά με τον μαλακό πώρο να εμφανίζουν τη χειρότερη συμπεριφορά σε όλες τις ομάδες των ζώων εργαστηρίου που μελετήθηκαν. Έπειτα από σύγκριση των ομάδων μεταξύ τους, προκειμένου να εξακριβωθεί η πρόοδος της οστικής ανάπλασης του κατάγματος σε σχέση με το χρόνο, παρατηρήθηκε μια μικρή βελτίωση στη συμπεριφορά των δεικτών Raman από την 6η στην 8η εβδομάδα για τα οστά που εμφάνισαν την καταγματική γραμμή και το σκληρό πώρο. Ωστόσο κανένα οστό δεν απέκτησε την ποιότητα του φυσιολογικού, ακόμα και μετά από 12 εβδομάδες επούλωσης. Το νεοσύστατο, λοιπόν, οστό χαρακτηρίζεται από περιορισμένη ασβεστοποίηση και χαμηλή κρυσταλλικότητα, που το καθιστούν πιο εύθραστο από ένα φυσιολογικό οστό, αλλά και από ισχυρά διασυνδεμένα μέσω σταυροδεσμών μικροινίδια κολλαγόνου, μειώνοντας την ελαστικότητα του και κάνοντας το περισσότερο άκαμπτο συγκριτικά με ένα υγιές οστό. Ο μαλακός πώρος από την άλλη δεν εμφάνισε κανένα σημάδι προόδου με την πάροδο του χρόνου. Τέλος, από τη μελέτη του ενδοστέου των καταγματικών οστών, προέκυψε πως οι δείκτες Raman στο σύνολο τους, παρουσιάζουν σημαντική βελτίωση σε σχέση με τα αποτελέσματα που παρατηρήθηκαν στο περιόστεο, και στους τρεις τύπους πώρωσης, υποδηλώνοντας με αυτόν τον τρόπο πως η οστική ανακατασκευή έχει εντονότερη δραστηριότητα στο εσωτερικό του οστού σε σχέση με το περιόστεο.