Rolle der Kraft bei der embryonalen Gelenkentwicklung

EU-geförderte Forscher haben den experimentellen Nachweis für die Rolle von mechanischen Kräften bei der Gelenkbildung während der Embryonalentwicklung geführt. Die Behandlung von Osteoporose und die Geweberegeneration werden von diesen Fortschritten profitieren.

Gesundheit

Die meisten Gelenke im menschlichen Körper sind Synovialgelenke, der mobilste Gelenktyp, der aus zwei Knochen besteht, die zum Teil durch einen Gelenkhöhle mit einander verbunden sind, der Synovialflüssigkeit enthält, die als Schmiermittel agiert. Bei der Embryonalentwicklung hören knorpelbildende Zellen (Chondrozyten) an der Gelenkstelle auf, sich zu teilen, und bilden eine "Zwischenzone", aus der sich die Synovialhöhle bildet. Bei der Initiierung der Höhlenbildung bilden die gegenüberliegenden knorpeligen Teile allmählich die Enden der beiden Knochen, um die Bildung des Synovialgelenks abzuschließen. Mechanische Kräfte, wie die im Zusammenhang mit Aktivität, verstärken die Knochenstärke während des Lebens und spielen eine Rolle beim Minimieren von Osteoporose. Auf ähnliche Weise sind mechanische Kräfte für die Bildung von Synovialhöhlen erforderlich. Derzeit ist jedoch noch unklar, ob derartige Kräfte auch für das Produzieren der Gelenkoberflächen erforderlich sind. Um dieses Problem und seine wichtigen Implikationen für die medizinische Anwendung zu addressieren, haben europäische Forscher das Projekt "Modelling joint development: Integrating biological and mechanical influences" (Modelling_JOINT_DEV) initiiert. Die Wissenschaftler entschieden sich, experimentell vorzugehen, statt computerbasierte Methoden zu verwenden, um die anfängliche Hypothese zu untersuchen. Sie haben das Hüftgelenk eines embryonalen Hühnchens als Modell verwendet. Das Hüftgelenk, das größte Gelenk im menschlichen Körper, besteht aus dem Oberschenkelknochen (Femur) und dem Hüftknochen. Dreidimensionale (3D) Aufnahmen von embryonalen Hühnchen- und Maushüften über einen Bereich von normalen embryonalen Entwicklungszeiträumen wurden unter Verwendung des Open Source Visualization ToolKit (VTK) erstellt. Diese Aufnahmen wurden anschließend zum Vergleich und zur Auswahl repräsentativer Referenzgelenke in die Open Source-Plattform "ParaView" importiert. Die embryonalen Hühnchenhüften wurden ab dem fünften Tage der Inkubation unter Verwendung eines neuromuskulären Blockers fixiert und an Tag sieben, acht und neun eingebracht. Die immobilisierten Embryos wiesen eine reduzierte Bildung des Oberschenkelknochens auf, und in einigen Fällen war der Oberschenkelkopf komplett undefiniert. Zum Identifizieren der unterschiedlichen relevanten Gewebetypen wurden diese geschnitten und gefärbt, und anschließend wurden die entsprechenden Analysen durchgeführt. Vorläufige Daten legen nahe, dass in der Embryonalentwicklung mechanische Kraft nicht nur für die Bildung von Gelenkhöhlen, sondern auch für die Knochenbildung tatsächlich erforderlich sein kann.

Modelling Joint Development: Integrating Biological and Mechanical Influences

Rolle der Kraft bei der embryonalen Gelenkentwicklung

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich

Diese Seite teilen

Herunterladen