Понимание того, как окружающая среда коленного сустава влияет на клетки хряща, имеет решающее значение для здоровья суставов. Знание механизмов дегенерации хряща, управляемых клетками, может помочь в разработке эффективных фармацевтических вмешательств при остеоартрите.

Бремя заболеваний опорно-двигательного аппарата, таких как остеоартрит, все больше влияет на качество жизни пациентов и влечет за собой огромные расходы на здравоохранение. В целях снижения бремени болезни были разработаны компьютерные модели для прогнозирования начала и прогрессирования дегенерации хряща .

Современные модели коленного сустава проливают свет на развитие биомеханических сил в суставах при ходьбе и на тяжесть воспаления суставов. Однако вычислительные модели на уровне клеток и тканей привлекли гораздо меньше внимания, даже несмотря на то, что клетки вносят значительный вклад в тканевые изменения хряща.

Таким образом, необходимо лучшее понимание механизмов раннего остеоартрита на клеточном и тканевом уровнях, чтобы можно было прогнозировать раннее прогрессирование заболевания. Кроме того, эти модели могут также открыть новые возможности для фармацевтических исследований, направленных на замедление прогрессирования остеоартрита.

В результате совместной работы Университета Восточной Финляндии (UEF), Лундского университета (LU), Университета Айовы (UIOWA) и Массачусетского технологического института (MIT) исследователи включили влияние клеток в новую численную модель. выявить процессы дегенерации в механически нагруженном и воспаленном хряще.

Эта модель рассматривает различные формы гибели клеток, окислительный стресс и провоспалительные биомолекулы. Как и в предыдущих биологических экспериментах, модель предсказала, что повреждающая нагрузка вызывает агрессивное повреждение клеток и дегенерацию хряща вблизи повреждений хряща, тогда как воспаление вызывает обширную дегенерацию также в интактных областях.

Интересно, что уменьшение воспаления привело к частичному восстановлению состава хряща в соответствии с предыдущей литературой. Этот результат свидетельствует о том, что этот подход может помочь в определении потенциальных целей для новых стратегий раннего вмешательства, и у него есть большой потенциал, чтобы служить вычислительной «испытательной площадкой», например, для различных противовоспалительных или антиоксидантных препаратов.

«После тщательной калибровки модель может предоставить ценную информацию для оценки доставки лекарств и эффектов терапевтического лечения в хрящах. Таким образом, в нашей текущей работе с Университетом Айовы мы будем использовать модель для изучения эффективности их кандидата в антиоксиданты. Модель может помочь в оценке того, когда лекарство следует вводить в сустав, чтобы получить наибольшую пользу, и какую дозировку следует использовать для конкретного пациента.

«Эти факторы в коленном суставе, например, могут зависеть от механических и воспалительных аспектов каждого пациента, оба из которых могут быть рассмотрены с помощью нашей вычислительной модели », — говорит ведущий автор исследования, докторант Йоонас Косонен из Восточного университета.