חלק 2 מחלת כליות כרונית והזדקנות מפחיתים באופן דיפרנציאלי את חומרי העצם והמיקרו-ארכיטקטורה בעכברים C57Bl/6

איש קשר:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

בבקשה, לחץ כאן לחלק 1

Cistanche יכול לעזור עם מחלת כליות בצורה טובה מאוד

3. תוצאות

3.1 אישור למחלת כליות

בנקודת הסיום של המחקר שלושה חודשים מהניתוח, לעכברים עם 5/6 Nx היו רמות גבוהות משמעותית של אוריאה בסרום והפחתת אוריאה בשתן, בהתאם לתפקוד כליות לקוי (טבלה 1). PTH ופוספט בסרום עלו באופן משמעותי כהשפעות העיקריות של CKD. סידן בסרום לא הושפע באופן משמעותי מ-CKD. עבור כל מדדי הסרום והשתן, הגיל לא היה השפעה עיקרית משמעותית.

3.2 הזדקנות ו-CKD מפחיתים את המיקרו-ארכיטקטורה של קליפת המוח והטרבקולרית

הְזדַקְנוּתו-CKD שניהם השפיעו לרעה על הגיאומטריה של קליפת המוח ועל המיקרו-ארכיטקטורה הטרבקולרית (טבלאות 2-3, איור 1).הְזדַקְנוּתמ-6 חודשים עד 24 חודש עלייה משמעותית בקליפת המוחעֶצֶםממדי חתך רוחב (מומנט אינרציה קוטבי מוגבר, PMI), נקבוביות (Ct. Po) וצפיפות מינרלים של רקמות (TMD), וירידה בעובי עצם קליפת המוח (Ct. Th), קליפת המוחעֶצֶםנפח (ירידה בנפח עצם (BV/TV),עֶצֶםשבר שטח (BA/TA). ההזדקנות גם הפחיתה את המספר הטראבקולרי (Tb. N) ואת עוביו (Tb. Th), חלקיק נפח העצם הטראבקולרי (BV/TV), ואת צפיפות המינרלים הנפחית של העצם (vBMD). כמו בהזדקנות, גם ל-CKD הייתה השפעה עיקרית שלילית משמעותית עלעֶצֶםעוצמת הקול באמצעות ירידה ב-BV/TV, Tb. N, BA/TA, Ct. Th, והגדילה Ct.Po. השפעות אלו היו תוספות, כך שנפח העצם הגרוע ביותר נצפה בעכברים ישנים עם CKD. בניגוד להזדקנות, CKD הפחית משמעותית את ה-BMI וה-TMD. להזדקנות ול-CKD לא הייתה אינטראקציה משמעותית עבור כל מדד מיקרו-ארכיטקטורה של קליפת המוח או טרבקולרית.

3.3 הזדקנות ו-CKD מפחיתים באופן שונה את התכונות המכניות והחומריות של העצם השלמה

ברמת העצם השלמה, תכונות החומר והן המכניות הופחתו על ידי הזדקנות ו-CKD (טבלה 4, טבלה משלימה 1).הְזדַקְנוּתמ-6 חודשים עד 24 חודש הפחית באופן משמעותי את רוב תכונות החומר של העצם השלמה (למשל, מודולוס, מתח תפוקה, מתח מרבי) אך לא השפיע על הקשיחות. CKD הפחית באופן משמעותי את העבודה עד לשבר, אך רוב הפרמטרים החומריים והמכאניים האחרים לא הושפעו מ- CKD כאפקט העיקרי. לקשיחות, האנלוגי הבלתי תלוי בגיאומטריה של עבודה לשבר, הייתה אינטראקציה משמעותית בין הזדקנות ל-CKD (p=0.011). מבדיקות פוסט-הוק, נראה ב-18 חודשים ש-CKD עשוי להוריד את הקשיחות (-47.9 אחוזים, p=0.023) (איור 2d).

3.4 הזדקנות ו-CKD מפחיתים את הנוקשות המבנית של FEA בטיביה הפרוקסימלית

השתמשנו ב-FEA כדי להעריך כיצד הזדקנות ו-CKD משפיעים על תכונות מכניות באמצעות שינויים במבנה הטראבקולרי והקורטיקלי. קשיחות מבנית FEA בטיביה הפרוקסימלית ירדה באופן משמעותי עם ההזדקנות ו-CKD (טבלה 4). לא הייתה אינטראקציה משמעותית ביניהםהְזדַקְנוּתו-CKD. נוקשות FEA הייתה מתאם חיובי עם נוקשות עצם הירך מכפיפה שלוש נקודות (r2=0.67).

3.5 הזדקנות מורידה את נוקשות העצם בקנה מידה מיקרו, בעוד CKD מפחית את השונות המרחבית של רקמת העצם

כדי להעריך איךהְזדַקְנוּתו-CKD משפיעים על תכונות החומר בקנה מידה של רקמות של קליפת המוחעֶצֶם, השתמשנו בננו-אינדנטציה ובספקטרוסקופיה של ראמאן באתרים תואמים כדי להעריך בקנה מידה מיקרועֶצֶםמודול רקמות והרכב (טבלה 5). ההטרוגניות של רקמת העצם הוערכה באמצעות הערכת השונות המרחבית של תכונות אלו. מודול מופחת ממוצע (Er) וסטיית התקן של Er פחתו ועלו באופן משמעותי, בהתאמה, עם הגיל. CKD הפחית משמעותית את סטיית התקן, אך לא את הממוצע של Er. הרכב רקמת העצם בקנה מידה מיקרוסקופי שהוערך באמצעות ספקטרוסקופיה של ראמאן (כלומר, מינרל ממוצע: מטריצה, קרבונט: פוספט, גבישיות) לא השתנה באופן משמעותי עם הגיל או עם CKD. עם זאת, סטיית התקן של הגבישיות הופחתה משמעותית עם CKD.

3.6 הזדקנות ו-CKD משפיעים באופן שונה על הננומכניקה של סיבי קולגן

הערכנו האם CKD והזדקנות משפיעים על ננומכניקת הקולגן באמצעות פיזור רנטגן בזווית קטנה (SAXS) במקביל להעמסת מתיחה. בהסכמה לתוצאות מכפיפה, מדידות מתיחה הוכיחו כי ההזדקנות הפחיתה באופן משמעותי את מתח התפוקה של הרקמה ואת המתח המרבי. ננו-מכניקת הקולגן הושפעה באופן שונה על ידי גיל ו-CKD (טבלה 6, איור 2).הְזדַקְנוּתהפחית את זן הקולגן שנמדד במתח הרקמה המקסימלי אך לא השפיע על אחוז זן הקולגן (זן קולגן / זן רקמות כולל, אחוז ColMax). לעומת זאת, CKD הגדיל באופן משמעותי את אחוז ColMax.

3.7 קישורי קולגן לא היו שונים עם ההזדקנות ו-CKD

ביקשנו להבין האם ניתן לייחס את ננו-מכניקת הקולגן המשתנת שנצפתה ב-CKD לשינויים בהצטלבות השלד. לפיכך, אפיינו קישורים אנזימטיים (הידרוקסיל ליזיל פירידינולין, HP ו-lysyl pyridinoline, LP) ולא אנזימטיים צולבים (פנטוזידין) עם כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC). לחיבורים הצולבים HP, LP ו-pentosidine היו ריכוזים ממוצעים גבוהים יותר עם העלייה בגיל, אך שינויים אלה לא היו משמעותיים (טבלה 7). באופן דומה, הייתה מגמה של LP נמוך יותר עם CKD, אך השפעה זו לא הייתה משמעותית. עוד כימתנו את סך תוצרי הגליקציה המתקדמים של פלואורסצנטיים (AGEs) וגילינו שסך כל ה-AGEs פלואורסצנטיים לא היו שונים עם ההזדקנות או CKD.

3.8 שינויים בגיאומטריה לאקונרית של אוסטאוציטים הקשורים לגיל אינם נצפים בעכברים מזדקנים עם CKD

שיפוץ perilacunar/canalicular osteocyte (PLR) מגיב לשינויים בהומאוסטזיס מינרלים וחשוב בקביעתעֶצֶםעמידות לשברים. הערכנו גיאומטריה לאקונרית של אוסטאוציטים כדי לקבוע אםהְזדַקְנוּתעם CKD משנה PLR (טבלה 8). ההשפעות של ההזדקנות בלבד (ללא CKD) עבור עכברי דמה אלה דווחו בעבר (21). בקצרה, עבור עכברי דמה, הלקונות נעשו קטנות יותר, כדוריות יותר ופחות מרובות עם העלייה בגיל. כאשר ההזדקנות וה-CKD נותחו יחד עבור המחקר הנוכחי, ההזדקנות הפחיתה באופן משמעותי את צפיפות המספרים הלקוניים, הנפח ושטח הפנים, והגדילה את הכדוריות, הסמיכות והתטא. לא הייתה השפעה משמעותית של CKD עבור כל מדד. עם זאת, הייתה אינטראקציה משמעותית בין הגיל ל-CKD עבור כדוריות. בעוד שהכדוריות עלתה עם הגיל עבור עכברי דמה, מדד זה היה הגדול ביותר עבור עכברים בגיל העמידה עם CKD ולאחר מכן ירד עבור עכברים מבוגרים לערך דומה לזה שנצפה בעכברים צעירים. במילים אחרות, החסר נעשו קטנים יותר ועגלגלים רק בהְזדַקְנוּתעכברי דמה, ולא בעכברים מזדקנים עם CKD. דפוס זה נצפתה גם עם CKD עבור צפיפות מספר לאקונרי, נפח ושטח פנים, אם כי האינטראקציה בין ההזדקנות ל-CKD לא הייתה משמעותית.

גודל לאקונת האוסטאוציטים לא גדל עם הגיל עבור עכברים עם CKD, אלא גדל עם חוסר ויסות פוספט. ספציפית, עבור עכברים עם CKD, נפח lacunar osteocyte (Spearman ρ {{0}} פלוס 0.584, p=0.017), שטח פנים (ρ=פלוס 0.603 p=0.013), וכדוריות (ρ=- 0.500, p=0.048) נמצאו בקורלציה עם פוספט בסרום שהוערך בנקודת הסיום של המחקר. לעומת זאת, מדדים הקשורים לשכיחות החסר וההתמצאות (כלומר, צפיפות מספר אוסטאוציטים, מרכז המסה הקרוב ביותר, תטא span) לא נמצאו בקורלציה מובהקת עם פוספט במחזור. לא היו מדידות לאקונריות של אוסטאוציטים בקורלציה מובהקת עם סידן בסרום, אוריאה בסרום או אוריאה בשתן. עבור עכברי דמה, צפיפות המספרים הלאקונריים של אוסטאוציטים הייתה בקורלציה חיובית עם סידן בסרום (ρ=ועוד 0.681, p=0.004). כל שאר המדידות לאקונריות של אוסטאוציטים היו בקורלציה חלשה בלבד עם הכימיה בסרום ובשתן.

הקשר בין גודל lacuna osteocyte לבין פוספט בסרום עבור עכברים עם CKD לא נגרם ישירות על ידי PTH מוגבר. כאשר שוקלים עכברי דמה ו-CKD ביחד, פוספט נמצא בקורלציה משמעותית עם PTH מוגבר (Spearman ρ {{0}} פלוס 0.562, p=0.001). עם זאת, למרות שפוספט ו-PTH גדלו שניהם כאפקט עיקרי של CKD, מדדים אלה לא היו בקורלציה מובהקת זה עם זה עבור עכברי CKD (p>0.05). אין מדדים של גיאומטריה lacunar osteocyte בקורלציה מובהקת עם PTH עבור עכברי דמה או CKD.

3.9 ניתוח רגרסיה מגלה שננו-מכניקת קולגן שונה משפיעה על הקשיחות

ביקשנו לזהות כיצד שינויים בקשיחות של העצם בשלמות עקב כיפוף היו קשורים לשינויים במדדים ננו עד מיקרו-סקאלה שלעֶצֶםאיכות עבור עכברי דמה ו-CKD. ביצענו רגרסיה של קשיחות של עצם שלמה כמדדי איכות עצם בסקאלות אורך קטנות יותר עבור עכברי דמה ו-CKD תוך שימוש בגיל כמשתנה. עבור עכברי דמה, שום מדדי איכות עצם לא היו משתני הסבר משמעותיים לקשיחות. עבור CKD, המנבא המשמעותי היחיד של קשיחות (T) היה אחוז ColMax (ln(T)=2.437 – 0.00371* אחוז ColMax; r2=49 .4 אחוזים, p < 0.05).="" עוצמת="" הרגרסיה="" לא="" השתפרה="" על="" ידי="" התאמה="">

3.10 שינויים באיכות העצם אינם מוסברים על ידי שונות ב-PTH

הערכנו מתאמי ספירמן בין מדדי איכות העצם ו-PTH כדי להבין אם עכברים עם PTH גבוה יותר היו גרועים יותרעֶצֶםאיכות. למרות ש-PTH היה גבוה יותר באופן משמעותי עם 5/6 Nx, לא היו מתאמים מובהקים בין PTH לאיכות העצם בקנה מידה מיקרו.

4. דיון

מטרת מחקר זה הייתה לחקור כיצד 5/6 Nx - גרמה ל-CKD והְזדַקְנוּתכל אחד מפחית את איכות העצם, כוללעֶצֶםמיקרו ארכיטקטורה כמו גם תכונות חומרי רקמת העצם. CKD הפחית את איכות העצם, כולל מיקרו ארכיטקטורה וחומר, מסולם אורך המיקרומטר לסולם העצם כולו. במחקר שלנו, נצפתה ירידות באיכות העצם על פני מספר אופנים וסולמות אורך. ההשפעה של CKD הייתה הפחתת המיקרו-ארכיטקטורה של קליפת המוח והטרבקולרית, שינוי וריאציה מרחבית במאפייני החומר בקנה מידה מיקרו, וגם שינוי ננו-מכניקת הקולגן. בנוסף, CKD והזדקנות היו בעלי

השפעה אינטראקטיבית על קשיחות שהייתה הגדולה ביותר עבור עכברים בגיל העמידה. התוצאות שלנו מדגישות שמספר מרכיבים מרכזיים של איכות העצם נפגעים ב-CKD. תצפיות אלו תומכות בגוף הולך וגדל של עדויות ממחקרים מכרסמים וקליניים לכך שאיכות העצם מופחתת ב-CKD וככל הנראה תורמת לאובדן עמידות לשברים.

ההפסד שלעֶצֶםמיקרו ארכיטקטורה עם CKD התרחשה בנוסף להשפעות המזיקות שלהְזדַקְנוּתותרם לאובדן שלעֶצֶםכוח. במחקר הזה מצאנו את זההְזדַקְנוּתו-CKD הפחיתו באופן משמעותי את המיקרו-ארכיטקטורה של קליפת המוח והטרבקולרית. הזדקנות ו-CKD הביאו כל אחד לעצם קליפת המוח דקה ונקבוביה יותר, ופחות ודק יותר טרבקולות. החריג היחיד היה מינרל עצם שהוערך על ידי microCT (כלומר, TMD), שעלה עם הגיל והצטמצם ב-CKD. עבור כל המדדים הקורטיקליים והטרבקולריים, המיקרו-ארכיטקטורה הגרועה ביותר של העצם נראתה בעכברים ישנים עם CKD. ההפסד שלעֶצֶםמיקרו-ארכיטקטורה השפיעה על שלמות מבנית של עצם שלמה. מ-FEA, נמצא כי ההזדקנות הפחיתה את מיקרו-ארכיטקטורת העצם בטיביה הפרוקסימלית בעוד ש-CKD הפחית את הנוקשות המבנית.

לאמצעים הנוגעים לעֶצֶםלאיכות החומר, לגיל ול-CKD היו השפעות שונות (איור 2). עם העלייה בגיל, מודול העצם השלמה והמתח המרבי הופחתו, וכך גם מודול הרקמה בקנה מידה מיקרומטר. גם התפוקה והמתח המרבי מבדיקת מתיחה של האולנא-רדיוס ירדו עם הגיל. יתר על כן, בהתאם לדגימות אנושיות שנחקרו עם SAXS,הְזדַקְנוּתהיה קשור לעומס קולגן מוגבר במתח מקסימלי, מה שמרמז על התקשות של סיבי קולגן (26). CKD לא השפיע על מודול או חוזק של עצם שלמה, אלא הפחית באופן משמעותי את העבודה עד לשבר, ושינה את השונות המרחבית של החומר בקנה מידה של רקמות. יתר על כן, CKD עשוי להפחית את הקשיחות בעכברים בגיל העמידה, שכן במחלה זו הנטל של מתח המתיחה הועבר לסיבי קולגן. עלייה באחוז קולגן בעומס מרבי היה המשתנה ההסבר המשמעותי היחיד להפחתת הקשיחות ב-CKD, מה שמרמז על כך שאובדן הקשיחות של העצם השלמה עשוי להיות מוסבר לפחות חלקית על ידי שינוי במכניקת הקולגן.

המקור לשינוי בהתנהגות מכנית בקנה מידה ננו-קולגן אינו ודאי. הייתה מגמה של קישורי שלד תחתונים עם CKD. עם זאת, HP ו-LP שנמדדו מעצם הזרוע לא היו בקורלציה עם תכונות מכניות של קולגן מ-SAXS שנמדדו בקומפלקס האולנה/רדיוס, אולי בגלל אתרי ניתוח שונים. שינוי זה בזן עשוי לנבוע גם משינוי בתכולת המינרלים או בהפצה, או משינויים בקישור בין קולגן למינרל. עלייה באחוזים של ColMax עשויה שלא להיות אחראית ישירות לאובדן הקשיחות ב-CKD, אך עשויה להיות סימפטום הקשור לשינוי בתחלופה ולחוסרים בארגון המינרלים. לדוגמה, מינרליזציה שונה יכולה להפוך את הקולגן לנייד יותר, או עשויה לפזר פחות אנרגיה באמצעות מיקרו-פיצוח. שינויים אלה עלולים לייצר את אובדן הקשיחות הנצפה עם CKD, כמו גם את עומס העומס המוגבר על סיבי הקולגן. במחקרים עתידיים, יהיה חשוב לזהות מדוע CKD מעביר את המתח לסיבי קולגן, אך כאן נציין כי נראה כי שינוי זה בהתנהגות הקולגן ממלא תפקיד חשוב באופן שבו CKD מפחית את תכונות החומר של העצם השלמה.

כאשר מתרחשים שינויים בתכונות חומרי העצם עם CKD וידוע שהאוסטאוציט מווסת את קנה המידה של רקמותעֶצֶםאיכות באמצעות שיפוץ perilacunar/canalicular remodeling (PLR), שאפנו גם להבין האם מורפולוגיות לאקונריות של אוסטאוציטים תלת-ממדיות שונו ב-CKD (15, 16). בעוד שחסרי אוסטאוציטים הפכו קטנים יותר, דלילים יותר ופחות מיושרים עם העלייה בגיל עבור עכברי דמה, החסר נותרו נפוצים וגדולים עבור עכברים ישנים עם CKD.

במקום זאת, עבור עכברים עם CKD, פוספט בסרום היה מתאם מובהק וחיובי עם גודל לאקונה של אוסטאוציטים. למרות שגם הפוספט וגם ה-PTH עלו באופן משמעותי

עם CKD, לעכברים עם PTH גבוה יותר לא היה פוספט גבוה יותר. תוצאות אלו אינן בהכרח סותרות. פוספט בסרום הוא תוצאה נטו של פוספט המוסף מספיגת מעיים ועֶצֶםספיגה פחות פוספט שהוסר על ידי הפרשה כלייתית ויצירת עצם. לפיכך, למרות שעכברי ה-CKD שלנו היו בעלי PTH בדרך כלל, ייתכן שאלו עם פוספט גבוה יותר מיצו מנגנוני פיצוי מערכתיים אחרים.

אוסטאוציטים מבטאים FGF23 גדול יותר בהקשר של מינרליזציה לקויה (למשל, נוקאאוט DMP1, היפופוספטמיה מקושרת x) (20,48,49) וכן במחלת כליות כרונית (14,48,50). עדויות אחרונות מצביעות על כך שבנוסף לתפקיד האנדוקריני הזה, האוסטאוציט יכול להשתתף ישירות בהומאוסטזיס של מינרלים פוספט באמצעותPLR (20). נמצא כי נפחי הלקונים של אוסטאוציטים גדלים עם היפופוספטמיה מקושרת x. טיפול בנוגדנים חוסמי FGF23 או 1,25 דיהידרוקסי ויטמין D החזיר את הנפחים הלאקונריים של אוסטאוציטים לערכים קרובים יותר להשוואות מסוג פראי (20). ב-CKD, חוסר ויסות מינרלים מדרבן בתחילה על ידי ירידה בסינון הפוספטים של הכליה החולה. מוּגדָלעֶצֶםתחלופה היא תגובה בלתי מסתגלת המעידה על כך שמנגנוני פיצוי סיסטמיים לשמירה על בקרת פוספט מוצפים (6,7). במקרה זה, הקשר בין פוספט מוגבר לנפח לאקונרי של אוסטאוציטים מצביע על כך ש-PLR יכולה להיות אסטרטגיה נוספת של ויסות הומאוסטזיס מינרלים. נדרש מחקר נוסף כדי לחקור כיצד גיאומטריות לאקונריות של אוסטאוציטים ו-PLR קשורים לשינוי בתחלופת העצם, איכות חומרי רקמת העצם ועמידות לשברים ב-CKD.

הממצאים שלנו מצביעים על כך שתהליכים משפיעיםעֶצֶםהחומרים שונים בהְזדַקְנוּתלעומת CKD. בבני אדם מזדקנים וגם בעכברים,עֶצֶםהתחלופה (כלומר, ספיגה אוסטאוקלסטית והיווצרות אוסטאובלסטית) מואטת, ובגרות הרקמות עולה. במחקר זה, 5/6 Nx יצרו פגמים ברורים באיכות העצם מהזדקנות, כגון צפיפות עצם נמוכה יותר מ-microCT, שינוי בתכונות החומר בקנה מידה של רקמות והשתתפות גדולה יותר של קולגן בהעמסת מתיחה. למרות שה-PTH היה גבוה משמעותית עם CKD, לעכברים עם PTH גבוה יותר לא הייתה איכות עצם נמוכה יותר. מספר סיבות עשויות להסביר ממצא זה. ראשית, לעכברים במחקר שלנו היה PTH נמוך בהרבה מאשר במחקרים עם CKD חמור והיפרפאראתירואידיזם משני במקביל (9, 12). ייתכן ששינויים בתחלופת העצם היו צנועים יחסית במחקר שלנו. עם זאת, לא הערכנו ישירות את מחזור העצם, כך שהאפשרות הזו היא ספקולטיבית. שנית, CKD, ללא קשר למצב התחלופה, נקשר בניסוי לשינוי באיכות העצם. Iwasaki ועמיתיו דיווחו כי CKD בתחלופה גבוהה מ-5/6 Nx וכן CKD במחזור נמוך מ-5/6 Nx וכריתת בלוטת התריס הביאו שניהם למכניקת עצם שנויה באופן דומה, וייחסו שינויים אלו לאורמיה (11). ייתכן שאובדן איכות העצם אינו מבוסס רק על היפרפוספטמיה משנית אלא מושפע גם משינויים צנועים יותר בתחלופת העצם והצטברות של רעלנים אורמיים.

ציפינו לכמהעֶצֶםמדדי איכות, כולל שלםעֶצֶםקשיחות, פנטוזידין, מינרל: מטריקס וקרבונט: פוספט ישתנה מ-6 ל-24 חודשים (25,26,30,51,52). בעוד שכל אחד מהמדדים הללו השתנה בכיוון הצפוי עם העלייה בגיל, השפעת הגיל לא הייתה מובהקת סטטיסטית. ניתוח כוח פוסט-הוק באמצעות G*Power (53) מצביע על כך שהקשיחות, הפנטוזידין והמינרל: המטריצה ​​היו חסרות כוח כדי לזהות את ההשפעה שלהְזדַקְנוּת, בעוד קרבונט: פוספט כנראה לא הושפע מהגיל במחקר זה. בנוסף, ה-Collagen Crosslink LP היה נמוך יותר לזיהוי השפעה של CKD (טבלה משלימה 2). ישנן מספר אפשרויות מדוע כמה מדדים של איכות העצם היו בסופו של דבר חסרי כוח במחקר זה. ראשית, השתמשנו במכשיר מותאם אישית של Raman-nanoindentation עם היתרון הייחודי של מדידות משותף. עוצמת האות נמוכה יותר במכשיר מותאם אישית זה מאשר מכשירי ראמאן עצמאיים, ולכן ייתכן שיחס האות: רעש שלנו לא היה מספיק כדי להבחין בשינויים הקשורים לגיל. קשיחות (מחושבת מעבודה לשבר) היא מדד הנוטה לשונות גבוהה (54), והשונות בתכונות מכניות מוגברת עוד יותר עבור עכברים גריאטריים (25). שונות גדולה יותר ב-pentosidine נצפתה גם עם העלייה בגיל במחקרים על בני אדם ומכרסמים (52,55,56). לפיכך סביר להניח ששונות גבוהה במדדים אלה הסתירה הבדלים בין הקבוצות המוערכות.

מספר מגבלות השפיעו על תוצאות מחקר זה. היסטומורפומטריה כמותית דינמית לא בוצעה, אך מחקרים עתידיים יאפשרו הערכת פעילויות אוסטאובלסט, אוסטאוקלסט ואוסטאוציטים וכןעֶצֶםמַחזוֹר. בעוד שזיהינו מספר ליקויים באיכות העצם שמופיעים עם CKD ומשפיעים באופן מזיק על קשיחות העצם השלמה, נדרשת עבודה נוספת כדי לאשר את המקורות של ליקויים אלו, כמו גם את תפקיד האוסטאוציט בהתרחשותם. ניתוח של ביטוי גנים וחלבונים יהיה שימושי בזיהוי המקור של ננו-מכניקה לקויה של קולגן, שכן ליקוי זה לא הושפע משינויים בקישורי קולגן. בנוסף, הפרשנות שלנו לגבי האופן שבו האוסטאוציט עשוי להשתתף בוויסות הומאוסטזיס מינרלים ושמירה על איכות העצם ב-CKD דורשת מדידות גלובליות נוספות (כלומר, ביטוי גנים) ומקומיות (כלומר, הערכה היסטולוגית של ספיגת העצם והיווצרותן).

לסיכום, מצאנו ש-CKD מוריד את איכות העצם בנוסף להשפעות שלהְזדַקְנוּתלבד. CKD והזדקנות מפחיתים באופן דומה את קליפת המוח והטרבקולריתעֶצֶםמיקרו-ארכיטקטורה כזו שהאובדן העמוק ביותר של מיקרו-ארכיטקטורה נצפה בעכברים ישנים עםמחלת כליות. CKD גם הפחית את תכונות חומרי העצם, וכתוצאה מכך עצם עם ירידה בבגרות הרקמה הנראית לעין עם ננומכניקת קולגן שונה. הפחתות אלו בעֶצֶםאיכות, כולל מיקרו-ארכיטקטורה ותכונות חומרי עצם, מספקות תובנה לגבי האופן שבו ההתנגדות לשברים אובדת ב-CKD. יתר על כן, ההשפעות המשולבות שלהְזדַקְנוּתו-CKD על איכות העצם עוזרים להסביר מדוע לאנשים מבוגרים עם CKD יש את הסיכון הגבוה ביותר לשבר.

חומר משלים

עיין בגרסת האינטרנט ב-PubMed Central לחומר משלים.

תודות:

ברצוננו להודות לוויליאם שרדר על הטיפול המצוין בחיות המחקר, ולוויליאם שרדר וריאן קלארק על ניתוחי כימיה בסרום. ניתנה תמיכה עבור CMH דרך NIHT32 AG000279. מימון לעבודה זו סופק גם ל-KBK ול-VLF על ידי NIH/NCATS Colorado CTSA Grant Number UL1 TR001082, Award Team Science Science. המימון לת"א ניתן על ידי R01 DE019284. ניתוח משולב באמצעות ננו-אינדנטציה וספקטרוסקופיה של ראמאן התאפשר באמצעות שימוש במכשיר מותאם אישית הממומן על ידי NSF Major Research Instrumentation Award #1338154. פיזור קרני רנטגן ב-Beamline 7.3.3 של מקור האור המתקדם נתמך על ידי משרד האנרגיה האמריקני למדעי האנרגיה הבסיסיים תחת חוזה מס' DE-AC02– 05CH11231. אנו מודים גם לקבוצת AZ Weber ב-LBL על מתן שלב המתיחה שלהם, שנתמך על ידי DOE EERE קונסורציום ביצועי תאי דלק ועמידות (FC-PAD).

הפניות

1. Nickolas TL, McMahon DJ, שיין E. קשר בין בינוני לחמורמחלת כליותושבר בירך בארצות הברית. J Am Soc Nephrol 2006 11;17(11):3223–32. [PubMed: 17005938]

2. Nitsch D, Mylne A, Roderick PJ, Smeeth L, Hubbard R, Fletcher A.מחלת כליות כרוניתותמותה הקשורה לשברים בירך בקרב אנשים מבוגרים בבריטניה. Nephrol Dial Transplant 2009 5;24(5):1539–

44. [PubMed: 19075194]

3. Yenchek RH, Ix JH, Shlipak MG, Bauer DC, Rianon NJ, Krichevsky SB, et al. צפיפות מינרלים של עצם וסיכון לשברים אצל אנשים מבוגרים עם CKD. Clin J Am Soc Nephrol 2012;7 (מרץ 1997).

4. Naylor KL, Mcarthur E, Leslie WD, Fraser L, Jamal SA, Cadarette SM, et al. שכיחות שלוש שנים של שבר במחלת כליות כרונית. Kidney Int 2014;86(4):810–8. [PubMed: 24429401]

5. Kim SM, Long J, Montez-rath M, Leonard M, Chertow GM. J BMR שבר ירך בחולים ללא צורך בדיאליזהמחלת כליות כרונית

6. Moe S, Drüeke T, Cunningham J, Goodman W, Martin K, Olgaard K, et al. הגדרה, הערכה וסיווג של אוסטאודיסטרופיה כלייתית: הצהרת עמדה ממחלת כליות: שיפור תוצאות גלובליות (KDIGO). כליות אינט 2006 6;69(11):1945–53. [PubMed: 16641930]

7. Hruska K, Teitelbaum S. Renal Osteodystrophy. N Engl J Med 1999;30(3):773–773.

8. תוספי KI. KDIGO 2017 עדכון הנחיות לתרגול קליני לאבחון, הערכה, מניעה וטיפול שלמחלת כליות כרונית– מינרל ו-2017;1–59.

9. Moe SM, Chen NX, Newman CL, Gattone VH, Organ JM, Chen X, et al. השוואה של סידן לחומצה זולדרונית לשיפור עצם קליפת המוח במודל חיה של CKD. J Bone Miner Res 2014;29(4):902–10. [PubMed: 24038306]

10. Heveran CM, Ortega AM, Cureton A, Clark R, Livingston EW, Bateman TA, et al. לְמַתֵןמחלת כליות כרוניתפוגע באיכות העצם בעכברי C57Bl/6J. Bone 2016;86:1–9. [PubMed: 26860048]

11. Iwasaki Y, Kazama JJ, Yamato H, Matsuzaki A, Nakano T, Fukagawa M. תכונות חומר משתנות אחראיות לשבריריות העצם בחולדות עם פגיעה כרונית בכליות. עצם 2015;81:247–54. [PubMed: 26187196]

12. Allen MR, Newman CL, Chen N, Granke M, Nyman JS, Moe SM. שינויים בקישורי קולגן שלד והידרציה של מטריקס במחזור גבוה ונמוךמחלת כליות כרונית. Osteoporos Int 2015 3;26(3):977–85. [PubMed: 25466530]

13. Kadokawa S, Matsumoto T, Naito H, Tanaka M. הערכה מקורית של ארכיטקטורת עצם טרבקולרית ומאפיינים פנימיים של קורטיקלעֶצֶםרקמה בדגם עכבר שלמחלת כליות כרונית. J Hard Tissue Biol 2011;20(2):79–86.

14. Stubbs JR, He N, Idiculla A, Gillihan R, Liu S, David V, et al. הערכה אורכית של שינויים FGF23 וחריגות מטבוליזם של מינרלים במודל עכבר של כרונימחלת כליות. J Bone Miner Res 2012;27(1):38–46. [PubMed: 22031097]

15. Tang SY, Herber RP, Ho SP, Alliston T. Matrix metalloproteinase-13 נדרש לשיפוץ perilacunar osteocytic ושומר על עמידות לשברים בעצמות. J Bone Miner Res 2012;27(9): 1936–50. [PubMed: 22549931]

16. Dole NS, Mazur CM, Acevedo C, Lopez JP, Monteiro DA, Fowler TW, et al. Osteocyte-Intrinsic TGF- RQP c / c RR 2017;21(9):2585–96.

17. Alliston T ויסות ביולוגי של איכות העצם. Curr Osteoporos Rep 2014;12(3):366–75. [PubMed: 24894149]

18. Kaya S, Basta-Pljakic J, Seref-Ferlengez Z, Majeska RJ, Cardoso L, Bromage T, et al. שינויים הנגרמות על ידי הנקה בנפח אוסטאוציטים לאקונר-קנאליקולרי החלל משנים מאפיינים מכניים ברקמת עצם קליפת המוח. J Bone Miner Res 2017;32(4):688–97. [PubMed: 27859586]

19. Bonewald LF. האוסטאוציט המדהים. יעֶצֶםMiner Res 2011;26(2):229–38. [PubMed: 21254230]

20. Tokarz D, Martins JS, Petit ET, Lin CP, Liu ES, Program M, et al. ויסות הורמונלי של אוסטאוציטים perilacunar ו-canalicular remodeling במודל עכבר ההיפ של היפופוספטמיה מקושרת x. J Bone Miner Res 2018;33(3):499–509. [PubMed: 29083055]

21. חברן CM, Rauff A, King KB, Carpenter RD, Ferguson VL. כלי חדש בקוד פתוח למדידת גיאומטריות לאקונריות של אוסטאוציטים תלת-ממדיים ממיקרוסקופיה של סריקת לייזר קונפוקלית, חושף שינויים הקשורים לגיל בגודל ובצורה הלקוניים בעצם עכבר קליפת המוח. עצם 2018;110.

22. Lewis LMT, Xie Y, Hulbert MA, Campos R, Dallas MR, Bonewald LF, et al. ניוון של רשת האוסטאוציטים במודל העכבר C57Bl/6 של הזדקנות.הְזדַקְנוּת(Albany NY) 2017;9(10):2190–

208. [PubMed: 29074822]

23. Hemmatian H, Laurent MR, Bakker AD, Vanderschueren D, Klein-Nulend J, van Lenthe GH. שינויים הקשורים לגיל במיקרופורוזיות של עצם קליפת המוח של עכבר נקבה.עֶצֶם2018;113(אפריל):1–8. [PubMed: 29738854]

24. Hemmatian H, Bakker AD, Klein-Nulend J, van Lenthe GH.הְזדַקְנוּת, אוסטאוציטים ומכאנוטרנסדוקציה. Curr Osteoporos Rep 2017;15(5):401–11. [PubMed: 28891009]

25. Ferguson VL, Ayers RA, Bateman TA, Simske SJ. התפתחות עצם ואיבוד עצם הקשור לגיל בעכברי C57BL/6J זכרים. Bone 2003;33(3):387–98. [PubMed: 13678781]

26. Zimmerman EA, Schaible E, Bale H, Barth HD, Tang SY, Reichert P, et al. שינויים הקשורים לגיל בגמישות ובקשיחות של עצם קליפת המוח האנושית בקני מידה מרובים. Proc Natl Acad Sci 2011;108(35):14416–21. [PubMed: 21873221]

27. Seeman E, Delmas PD. איכות העצם - החומר והבסיס המבני של חוזק ושבריריות אחד. N Engl J Med 2006;354:2250–61. [PubMed: 16723616]

28. Halloran BP, Ferguson VL, Simske SJ, Burghardt A, Venton LL, Majumdar S. שינויים במבנה העצם ובמסה עם הגיל המתקדם בעכבר הזכר C57BL/6J. J Bone Miner Res 2002;17(6):1044–50. [PubMed: 12054159]

29. Lauretani F, Bandinelli S, Griswold ME, Maggio M, Semba R, Guralnik JM, et al. שינויים אורכיים ב-BMD ועֶצֶםגיאומטריה במחקר מבוסס אוכלוסיה. J Bone Miner Res 2008;23(3): 400–8. [PubMed: 17997708]

30. Yerramshetty JS, Lind C, Akkus O. ההומוגניות הקומפוזיציית והפיזיקוכימית של קליפת הירך הגברית עולה לאחר העשור השישי. עצם 2006 12;39(6):1236–43. [PubMed: 16860007]

31. Currey JD. הקשר בין הנוקשות לתכולת המינרלים של העצם. J Biomech 1969;2:477–80. [PubMed: 16335147]

32. Szulc P, Seeman E. חשיבה בתוך ומחוץ למעטפות העצם: Dedicated to PDD Osteoporos Int 2009;20(8):1281–8. [PubMed: 19590836]

33. Miyazaki-Anzai S, Levi M, Kratzer A, Ting TC, Lewis LB, Miyazaki M. Farnesoid × הפעלת קולטן מונעת התפתחות של הסתיידות כלי דם בעכברי ApoE−/− עם מחלת כליות כרונית. Circ Res 2010;106(12):1807–17. [PubMed: 20431060]

34. Bouxsein ML, Boyd SK, Christiansen BA, Guldberg RE, Jepsen KJ, Müller R. קווים מנחים להערכת מיקרו-מבנה עצם במכרסמים באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת. J Bone Miner Res 2010;25(7):1468–86. [PubMed: 20533309]

35. טרנר CH, Burr DB. מדידות ביומכניות בסיסיות של עצם: הדרכה.עֶצֶם1993;14(4): 595–608. [PubMed: 8274302]

36. Lau AG, Kindig MW, Kent RW. מורפולוגיה, תפוצה, צפיפות מינרלים ושבריר נפח של סחוס החוף המסויד האנושי. Acta Biomater 2011;7(3):1202–9. [PubMed: 20974298]

37. Lau AG, Kindig MW, Salzar RS, Kent RW. מודלים מיקרו-מכניים של הסתיידות סחוס עלות אנושי באמצעות השיטה הכללית של תאים. Acta Biomater 2015;18:226–35. [PubMed: 25712387]

38. Hexemer A, Bras W, Glossinger J, Schaible E, Gann E, Kirian R, et al. קו קרן SAXS/WAXS/GISAXS עם מונוכרומטור רב שכבתי. J Phys Conf Ser 2010;247.

39. Barth HD, Zimmermann EA, Schaible E, Tang SY, Alliston T, Ritchie RO. אפיון ההשפעות של קרינת קרניים על המבנה ההיררכי והתכונות המכניות של עצם קליפת המוח האנושית. Biomaterials 2011;32(34):8892–904. [PubMed: 21885114]

40. Acevedo C, Bale H, Gludovatz B, Wat A, Tang SY, Wang M, et al. טיפול באלנדרונאט משנה רקמות עצם ברמות מבניות מרובות בעצם קליפת המוח של כלבים בריאה.עֶצֶם2015;81:352–63. [PubMed: 26253333]

41. אברמוף MD, Magalhães PJ, Ram SJ. ביופוטוניקה בינלאומית. Biophotonics Int 2004;11(7): 36–42.

42. אוליבר WC, פארר GM. טכניקה משופרת לקביעת קשיות ומודול אלסטי באמצעות ניסויי חישת עומס ותזוזה. כרך א. 7, Journal of Materials Research 1992

p. 1564–83.

43. בושבי א. J, Ferguson VL, Boyde A. Nanoindentation של עצם: השוואה של דגימות שנבדקו בנוזל והוטמעו ב-polymethylmethacrylate. J Mater Res 2004 3;19(01):249–59.

44. Bank RA, Beekman B, Verzijl N, De Roos JADM, Nico Sakkee A, Tekoppele JM. כמות פלואורימטרית רגישה של קישורי פירידיניום ופנטוסידין בדגימות ביולוגיות בהפעלה כרומטוגרפית נוזלית אחת בעלת ביצועים גבוהים. J Chromatogr B Biomed Appl 1997;703(1–2):37–44.

45. אורן TW, Botolin S, Williams A, Bucknell A, King KB. ניתוח פרקים אצל ותיקים: ניתוח של סחוס, עצם, סרום ונוזל סינוביאלי מגלה הבדלים ודמיון בדלקת מפרקים ניוונית עם וללא סוכרת נלווית. J Rehab Res Dev 2015;48(10):1195–210.

46. ​​Bank RA, Jansen EJ, Beekman B, Te Koppele JM. ניתוח חומצות אמינו על ידי כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים בפאזה הפוכה: תנאי נגזרת וזיהוי משופרים עם 9- פלואורניל-מתיל כלורופורמט. Anal Biochem 1996;240(2):167–76. [PubMed: 8811901]

47. Burr DB, Hooser M. שינויים בפרוטוקול הבסיסי של צביעת פוקסין בגוש להדגמה של נזק מיקרו המיוצר ב-vivo.עֶצֶם1995;17(4):431–3. [PubMed: 8573418]

48. Feng JQ, Ye L, Schiavi S. האם אוסטאוציטים תורמים להומאוסטזיס של פוספט? Curr Opin Nephrol Hypertens 2009;18(4):285–91. [PubMed: 19448536]

49. Feng JQ, Ward JM, Liu S, Lu Y, Xie Y, Yuan B, et al. אובדן DMP1 גורם לרככת ולאוסטאומלציה ומזהה תפקיד לאוסטאוציטים במטבוליזם של מינרלים. Nat Genet 2006;38(11): 1310–5. [PubMed: 17033621]

50. Komaba H, Fukagawa M. FGF23-אינטראקציה בין בלוטת התריס: השלכות במחלת כליות כרונית. כליות אינט 2010;77(4):292–8. [PubMed: 20010546]

51. Boskey A, Coleman R. הזדקנות ועצם. J Dent Res 2010 12;89(12):1333–48. [PubMed: 20924069]

52. Wang X, Shen X, Li X, Mauli Agrawal C. שינויים הקשורים לגיל ברשת הקולגן וקשיחות העצם.עֶצֶם2002;31(1):1–7. [PubMed: 12110404]

53. Faul F, Erdfelder E, Lang AG, Buchner A. G*Power 3: תוכנית ניתוח כוח סטטיסטי גמיש עבור מדעי החברה, ההתנהגות והביו-רפואה. IEEE Int Symp Inf Theory - Proc 2007;39(2):175–91.

54. Ritchie RO, Koester KJ, Ionova S, Yao W, Lane NE, Ager JW. מדידת קשיחות העצם: הדרכה עם התייחסות מיוחדת למחקרים בבעלי חיים קטנים. Bone 2008;43(5):798–812. [PubMed: 18647665]

55. Nyman JS, Roy A, Acuna RL, Gayle HJ, Reyes MJ, Tyler JH, et al. השפעה הקשורה לגיל על ריכוז קישורי קולגן ברקמת עצם אוסטאונאלית ובין-סטיציאלית אנושית.עֶצֶם2006;39(6):1210–7. [PubMed: 16962838]

56. Saito M, Fujii K, Mori Y, Marumo K. תפקיד של קישורים צולבים הנגרמות על ידי קולגן וגליקציה כקובע של איכות העצם בחולדות WBN / Kob חולות סוכרת ספונטניות 2006;1514-23.