这项研究为更好地理解和治疗关节炎铺平了道路
俄勒冈州立大学的研究首次提供了完整的细胞水平的观察，以观察受骨关节炎折磨的关节，这是一种使人衰弱且代价高昂的疾病，影响着美国近四分之一的成年人。
这项研究今天发表在自然生物医学工程这项研究为更好地理解饮食、药物和运动等干预措施如何影响关节细胞打开了大门，这一点很重要，因为细胞负责发育、维持和修复组织。
俄勒冈州立大学工程学院的布莱恩·贝和来自伦敦皇家兽医学院和伦敦大学学院的科学家们共同开发了一种复杂的扫描技术，可以查看“加载”的动物。关节患关节炎的健康小鼠负重是指在承受压力时，如脚踝、膝盖或肘部会在跑步、走路、投掷等时受到的压力。
机械工程副教授Bay说:“用于量化关节炎关节变化的成像技术受到许多因素的限制。”“对样本量和扫描时间长度的限制是其中两个，而一些技术中使用的辐射水平最终会损坏或破坏被扫描的样本。完整的加载关节的纳米级分辨率被认为是不可能实现的。”
Bay和来自3Dmagination有限公司(英国)、爱丁堡纳皮尔大学、曼彻斯特大学、哈维尔研究中心和钻石光源的科学家合作开发了一种在精确控制负载下对完整的骨骼和整个关节进行纳米级成像的方法。
为了做到这一点，他们必须在不影响视野的情况下提高分辨率;减少总辐射暴露以保持组织力学;并在扫描过程中防止移动。
Bay说:“通过低剂量的粉红束同步x射线断层扫描和纳米级精度的机械加载，我们可以同时测量组织的结构组织和功能反应。”“这意味着我们可以从组织层到细胞层观察关节，视野大，分辨率高，而无需切割样本。”
他说，这项研究的两个特点使它在推进骨关节炎研究方面特别有帮助。
贝说:“使用完整的骨骼和关节意味着复杂组织层的所有功能都被保存了下来。”“老鼠骨骼的小尺寸导致成像与发育、维持和修复组织的细胞规模相当。”
根据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的数据，患有骨性关节炎的美国成年人超过5000万。女性患骨关节炎的比例接近25%，而18%的男性患有骨关节炎。
据美国疾病控制与预防中心称，随着婴儿潮一代继续扩大美国老年人口的行列，关节炎的患病率在未来几十年可能会增加。
美国疾病控制与预防中心预测，到2040年将有7800万关节炎患者，超过预计成年人口总数的四分之一;预计三分之二的关节炎患者是女性。到2040年，美国将有超过3400万成年人因关节炎而活动受限。
贝说:“骨关节炎会影响我们大多数人的一生，许多人在忍受多年的残疾和疼痛后，膝关节或髋关节需要进行昂贵而困难的手术进行更换。”“软骨表面的损伤与关节的衰竭有关，但这种损伤只有在疾病过程的晚期才会变得明显，而软骨只是深埋在表面以下的复杂组织组合中的最外层。”
他说，这些深层组织层是骨关节炎发展过程中发生早期变化的地方，但它们的基本生物力学功能和变化的意义尚不清楚。
Bay说:“这极大地阻碍了对基本疾病过程的了解，以及对潜在疗法的评估，以中断漫长而不舒服的关节置换之路。”
Bay在20年前首次演示了组织应变测量技术，随着成像技术的改进，该技术日益突出。有关工作正在进行椎间盘和其他高退行性变率的组织。
“这项研究首次将组织力学和组织本身在细胞水平上的排列，”贝说。“这是一个重大进步，因为中断骨关节炎过程的方法可能涉及控制细胞活动。这是将关节衰竭的临床问题与维持关节健康的最基本生物学机制联系起来的一个突破。”
