Τα πειράματα νετρονίων αποκαλύπτουν τι διατηρεί καλή λειτουργία στα οστά

Τα πειράματα νετρονίων στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge του Τμήματος Ενέργειας (DOE) (ORNL) έδωσαν κρίσιμες γνώσεις για τη δομική διαταραχή σε οστά που επηρεάζουν την ποιότητα των οστών και μπορούν να οδηγήσουν σε κατάγματα. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, αποκαλύπτει πώς η διάταξη των ορυκτών αιμοπεταλίων στα οστά τους δίνει τη δύναμη και την ευελιξία τους και πώς επηρεάζονται αυτές οι ιδιότητες από τη νόσο, τη γήρανση και την οστεοπόρωση.

Τα οστά αποτελούνται από μια σύνθετη διάταξη των ορυκτών και πρωτεϊνικών συστατικών και η οργάνωση αυτών των συστατικών στο επίπεδο νανοκλίμακας διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία και τη δύναμη των οστών. Ο ιστός των οστών αναδιαμορφώνεται συνεχώς, με τον παλιό οστικό ιστό να χωρίζεται και να σχηματίζεται νέος ιστός. Καθώς οι άνθρωποι γερνούν, η ισορροπία μεταξύ αυτών των δύο διαδικασιών μπορεί να διαταραχθεί, οδηγώντας σε απώλεια οστικής μάζας και αυξημένο κίνδυνο καταγμάτων.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Δρ. Christopher Rau και τον Δρ Richard Lesar του ORNL, χρησιμοποίησε τεχνικές σκέδασης νετρονίων για να μελετήσει τη δομή νανοκλίμακας του οστικού ιστού σε υγιή άτομα και άτομα με οστεοπόρωση. Η σκέδαση νετρονίων είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της δομής των υλικών, επειδή τα νετρόνια μπορούν να διεισδύσουν βαθιά σε δείγματα χωρίς να τα καταστρέψουν, καθιστώντας το ιδανικό για τη μελέτη βιολογικών ιστών.

Τα πειράματα αποκάλυψαν ότι ο υγιής ιστός των οστών έχει μια εξαιρετικά οργανωμένη διάταξη μεταλλικών αιμοπεταλίων, τα οποία είναι διατεταγμένα σε ένα κανονικό μοτίβο που δίνει στα οστά τη δύναμη και την ευελιξία του. Στην οστεοπόρωση, τα ορυκτά αιμοπετάλια είναι λιγότερο καλά οργανωμένα, οδηγώντας σε μείωση της αντοχής των οστών.

Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι η οργάνωση των ορυκτών αιμοπεταλίων επηρεάζεται από τον τύπο του κολλαγόνου που υπάρχει στον ιστό των οστών. Το κολλαγόνο είναι μια πρωτεΐνη που παρέχει το πλαίσιο για τον οστικό ιστό και η δομή και η σύνθεσή του μπορούν να επηρεάσουν την οργάνωση των ορυκτών αιμοπεταλίων. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η στόχευση του κολλαγόνου μπορεί να είναι μια πιθανή θεραπευτική στρατηγική για τη βελτίωση της ποιότητας των οστών και τη μείωση του κινδύνου καταγμάτων.

Συνολικά, η μελέτη παρέχει σημαντικές γνώσεις στη δομή νανοκλίμακας του οστικού ιστού και πώς επηρεάζεται από ασθένεια και γήρανση. Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για οστεοπόρωση και άλλες οστικές ασθένειες που επηρεάζουν την ποιότητα και τη δύναμη των οστών.