Rola sił mechanicznych podczas tworzenia się stawów w okresie embrionalnym
Większość stawów w ciele człowieka to połączenia maziowe, najbardziej ruchomy rodzaj stawów składający się z dwóch kości połączonych częściowo jamą zawierającą pełniącą rolę smaru maź stawową. Podczas rozwoju embrionalnego, znajdujące się w stawie komórki chrzęstne (chondrocyty) przestają się dzielić i tworzą "międzystrefę", z której powstaje jama stawowa. Po rozpoczęciu tworzenia się jamy, znajdujące się po drugiej stronie elementy chrzęstne stopniowo formują zakończenia obu kości, dopełniając budowy całego połączenia maziowego. Siły mechaniczne, na przykład te związane z aktywnością sportową, przyczyniają się do wzmocnienia kości i pozwalają zminimalizować ryzyko osteoporozy. Są one także potrzebne przy tworzeniu się jamy stawowej. Nie wiadomo jednak, czy odgrywają rolę przy powstawaniu powierzchni stawowych. Aby zbadać to zagadnienie oraz jego implikacje dla medycyny, europejscy naukowcy stworzyli projekt "Modelowanie tworzenia się stawów: integracja elementów biologicznych i mechanicznych" (Modelling_JOINT_DEV). Naukowcy zdecydowali, że do sprawdzenia przyjętych hipotez lepsze będą metody doświadczalne niż obliczeniowe. Modelem badawczym był staw biodrowy embrionu kurczaka. Staw ten, będący największym połączeniem stawowym u człowieka, składa się z kości udowej i biodrowej. Przy pomocy otwartego oprogramowania Visualization ToolKit (VTK) otrzymano trójwymiarowe obrazy biodra embrionu kurzego i mysiego na różnych etapach rozwoju embrionalnego, po czym zaimportowano je do otwartej platformy ParaView w celu wykonania porównań i wybrania reprezentatywnych stawów referencyjnych. Stawy biodrowe kurczaków unieruchamiano codziennie, począwszy od piątego dnia inkubacji, przy pomocy środka blokującego tkankę nerwowo-mięśniową, i pobierano w dniu siódmym, ósmym i dziewiątym. U unieruchomionych embrionów stwierdzono ograniczone formowanie się kości udowych, przy czym w niektórych przypadkach nasada kości udowej była całkowicie nierozpoznawalna. Dokonano przekroju i oznakowania próbek w celu identyfikacji różnych typów tkanek oraz rozpoczęto odpowiednie analizy. Wstępne dane wskazują, że siły mechaniczne mogą być wymagane nie tylko do tworzenia jamy stawowej, ale także do tworzenia kości na etapie rozwoju embrionalnego.
