Model komputasi baru dapat memprediksi degradasi yang diamati secara eksperimental dan mengungkap mekanisme di balik pemulihan sebagian kartilago artikular yang cedera. Kredit: Joonas P. Kosonen
Memahami bagaimana lingkungan sendi lutut memengaruhi sel tulang rawan sangat penting untuk kesehatan sendi. Pengetahuan tentang mekanisme degenerasi kartilago yang digerakkan oleh sel dapat mendukung pengembangan intervensi farmasi yang efektif untuk osteoartritis.
Beban penyakit muskuloskeletal, seperti osteoarthritis, semakin mempengaruhi kualitas hidup pasien dan menimbulkan biaya perawatan kesehatan yang sangat besar. Dalam upaya untuk mengurangi beban penyakit, model komputasi telah dikembangkan untuk memprediksi onset dan progresi degenerasi tulang rawan.
Model sendi lutut saat ini telah menjelaskan perkembangan kekuatan sendi biomekanik selama berjalan, dan tingkat keparahan peradangan sendi. Namun, model komputasi tingkat jaringan sel mendapat perhatian yang jauh lebih sedikit, meskipun sel berkontribusi sangat besar terhadap perubahan jaringan pada tulang rawan.
Dengan demikian, pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme osteoartritis dini pada tingkat sel dan jaringan diperlukan untuk memungkinkan prediksi perkembangan penyakit dini. Selain itu, model-model ini juga dapat membuka jalan baru untuk penelitian farmasi yang dipandu model yang bertujuan untuk mengurangi perkembangan osteoarthritis.
Sebagai kerja kolaboratif antara University of Eastern Finland (UEF), Lund University (LU), University of Iowa (UIOWA), dan Massachusetts Institute of Technology (MIT), para peneliti kini telah menggabungkan pengaruh sel dalam model numerik baru. untuk menemukan proses degenerasi pada tulang rawan yang dimuat secara mekanis dan meradang.
Model ini mempertimbangkan berbagai bentuk kematian sel, stres oksidatif, dan biomolekul pro-inflamasi. Seperti dalam percobaan biologis sebelumnya, model memprediksi bahwa pemuatan yang merugikan menyebabkan kerusakan sel yang agresif dan degenerasi tulang rawan di dekat lesi tulang rawan, sedangkan peradangan menginduksi degenerasi yang meluas juga di daerah yang utuh.
Menariknya, mitigasi peradangan menyebabkan pemulihan sebagian dari komposisi tulang rawan yang konsisten dengan literatur sebelumnya. Hasil ini menunjukkan bahwa pendekatan ini dapat membantu dalam menentukan dengan tepat target potensial untuk strategi intervensi awal baru dan memiliki potensi besar untuk berfungsi sebagai “jalur uji” komputasi untuk perawatan obat anti-inflamasi atau anti-oksidatif yang berbeda, misalnya.
“Setelah kalibrasi menyeluruh, model tersebut dapat memberikan informasi berharga untuk menilai pemberian obat dan efek perawatan terapeutik pada tulang rawan. Oleh karena itu, dalam pekerjaan berkelanjutan kami dengan University of Iowa, kami akan menggunakan model tersebut untuk mempelajari keefektifan kandidat obat antioksidan mereka. Model tersebut dapat membantu dalam menilai kapan obat harus disuntikkan ke dalam sendi untuk mendapatkan manfaat terbesar, dan berapa dosis yang harus digunakan untuk pasien tertentu.
“Faktor-faktor dalam sendi lutut ini, misalnya, mungkin bergantung pada aspek mekanis dan inflamasi dari setiap pasien, yang keduanya dapat dipertimbangkan dengan model komputasi kami,” kata penulis utama studi tersebut, Peneliti Doktoral Joonas Kosonen dari University of Eastern. Finlandia.
Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal PLOS Computational Biology.
Informasi lebih lanjut: Joonas P. Kosonen et al, Kematian sel terkait cedera dan hilangnya proteoglikan pada tulang rawan artikular: Model numerik yang menggabungkan nekrosis, spesies oksigen reaktif, dan sitokin inflamasi, Biologi Komputasi PLOS (2023). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1010337
Disediakan oleh University of Eastern Finland
Kutipan: Para peneliti mengungkap mekanisme baru di balik penyembuhan tulang rawan artikular setelah cedera (2023, 1 Maret) diambil 1 Maret 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-03-unravel-mechanisms-articular-cartilage-injury.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.