Μελέτη της ποιότητας οστών και αρθρώσεων μυών με έλλειψη του αυξητικού παράγοντα Πλειοτροπίνη χρησιμοποιώντας φασματοσκοπικές και απεικονιστικές τεχνικές

• Κύριος συγγραφέας: Γιαννούτσου, Παναγιώτα
• Άλλοι συγγραφείς: Giannoutsou, Panagiota
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Πλειοτροπίνη; Οστά; Φασματοσκοπία Raman; Μικροτομογραφία ακτίνων Χ; Pleiotrophin; Bones; Raman spectroscopy; micro-CT

Η Πλειοτροπίνη (PTN) είναι ένα εκκρινόμενο, πλούσιο σε λυσίνη πεπτίδιο, το οποίο λειτουργεί ως αυξητικός παράγοντας και εκφράζεται στα οστά. Η συσχέτισή της με τη σκελετική ομοιόσταση και τις σκελετικές ασθένειες, είναι υπό διερεύνηση. Έχει βρεθεί ότι η ΡΤΝ υπερεκφράζεται σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα, χωρίς να είναι γνωστός μέχρι σήμερα ο ρόλος της στην παθοφυσιολογία της ασθένειας. Εντούτοις είναι ελάχιστες οι μελέτες που εξετάζουν τις επιδράσεις από την έλλειψη του συγκεκριμένου αυξητικού παράγοντα σε οστά και αρθρώσεις. Η κατάσταση των οστών και των αρθρώσεων εκτιμάται συνήθως με κλινική εξέταση, μελέτες απεικόνισης και ιστοπαθολογικές αναλύσεις. Στην παρούσα εργασία, χρησιμοποιήθηκε η φασματοσκοπία Raman που δίνει πληροφορίες για τη σύσταση των ιστών και η μικροτομογραφία ακτίνων Χ (μCT) για τη δημιουργία τρισδιάστατων απεικονίσεων αλλά και την παροχή διάφορων παραμέτρων μικροαρχιτεκτονικής και υγείας των οστών. Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν αρσενικοί και θηλυκοί μύες, strain Black6, ηλικίας περίπου επτά, πενήντα και ογδόντα εβδομάδων ζωής. Η κάθε ηλικιακή ομάδα περιλάμβανε μύες που εξέφραζαν την PTN (“control”, PTN+/+), μύες που εξέφραζαν με μερική έλλειψη το γονίδιο της PTN (PTN+/-) και μύες στους οποίους έχει γίνει ολική απαλοιφή του γονιδίου της ΡΤΝ (“knock-out”, PTN-/-). Στην παρούσα μελέτη εξετάστηκαν μηριαία-κνημιαία οστά, κεφαλές μηριαίων οστών, μηριαίοι κόνδυλοι και οσφυϊκοί σπόνδυλοι των πειραματοζώων. Φασματόμετρο micro-Raman χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη φασμάτων από τις περιοχές αυτές και από τις σχετικές εντάσεις των κορυφών των φασμάτων που προέκυψαν υπολογίστηκαν δείκτες Raman οι οποίοι παρέχουν πληροφορίες για τη χημική σύσταση και την ποιότητα των κύριων συστατικών των οστών. Συγκεκριμένα υπολογίστηκαν οι δείκτες: ανόργανου προς οργανικό συστατικό (MMR), ο λόγος των σταυροδεσμών του κολλαγόνου (CLR), ο λόγος των ανθρακικών προς τα φωσφορικά του βιοαπατίτη (CPR) και ο δείκτης της κρυσταλλικότητας (1/FWHM). Τέλος, επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων από τη φασματοσκοπία Raman έγινε με μικροτομογραφία Ακτίνων-Χ (micro-CT). Συμπερασματικά, από τη μελέτη των διαφόρων περιοχών με φασματοσκοπία Raman ξεχώρισαν κάποιες τάσεις συμπεριφοράς των βιοδεικτών MMR, CLR και 1/FWHM, ήταν όμως κυρίως στατιστικώς μη σημαντικές διαφοροποιήσεις, μεταξύ knock-out πειραματοζώων και μαρτύρων. Ιδιαιτέρως σημαντικό αποτέλεσμα που προέκυψε από τη μελέτη με φασματοσκοπία Raman, ήταν η αύξηση του βιοδείκτη MMR, στις κεφαλές μηριαίων οστών, για τα knock-out πειραματόζωα ηλικίας 50 και 80 εβδομάδων, σε σύγκριση με τους αντίστοιχους μάρτυρες. Τα δεδομένα αυτά υποδεικνύουν οστεοαρθριτικές αλλοιώσεις στην κεφαλή μηριαίου, πολύ πιο έντονες για τους μύες στους οποίους είχε γίνει απαλοιφή του γονιδίου της PTN. Από τη μελέτη με μικροτομογραφία ακτίνων Χ αποκαλύφθηκαν επιπλέον σημαντικές διαφοροποιήσεις μεταξύ Knock-out και μαρτύρων, αρχικά για το συμπαγές οστό της διάφυσης του μηριαίου, οι οποίες έδειξαν πως τα knock-out δείγματα - ηλικίας 80 εβδομάδων – είναι περισσότερο αλλοιωμένα. Αναλυτικότερα, διαπιστώνεται μείωση του δείκτη «όγκος ασβεστοποιημένου οστού/όγκος μελετούμενου ιστού», αύξηση του δείκτη «επιφάνεια οστού/όγκος οστού», μείωση του μέσου πάχους του συμπαγούς οστού και αύξηση του πορώδους του συμπαγούς του μηριαίου. Αντίστοιχες μεταβολές των παραμέτρων ισχύουν και για την κεφαλή μηριαίου οστού, συν του ότι σημειώνεται και μείωση της οστικής πυκνότητας (BMD), φαίνεται λοιπόν η άρθρωση των γηραιών knock-out δειγμάτων να είναι περισσότερο οστεοπορωτική σε σύγκριση με τους υγιείς μάρτυρες. Παρόμοιες οστεοπορωτικές μεταβολές, όχι όμως εξίσου έντονες, σημειώθηκαν και για τις άλλες δύο οστικές περιοχές που εξετάσθηκαν, δηλαδή για την άρθρωση γονάτου και τον οσφυϊκό σπόνδυλο. Τέλος, και εκεί παρατηρείται οστεοπορωτική εικόνα (μείωση όγκου ασβεστοποιημένου οστού, μεγαλύτερα διάκενα δοκίδων) για τα γηραιά knock-out δείγματα. Από τα παραπάνω φαίνεται πως το συμπαγές οστό της διάφυσης του μηριαίου και το σπογγώδες οστό της άρθρωσης του ισχίου, επηρεάζονται περισσότερο από την έλλειψη έκφρασης του γονιδίου της PTN στις μεγάλες ηλικίες (80 εβδομάδες ζωής), και έτσι τα knock-out χαρακτηρίζονται από κατώτερη ποιότητα και πιο έντονη οστεοπόρωση, σε σύγκριση με τους μάρτυρες.