Υπολογιστική Και Πειραματική Μελέτη Της Αποδόμησης Πολλαπλών Δειγμάτων Ανθρώπινου Αρθρικού Χόνδρου

Abstract

Ο αρθρικός χόνδρος είναι ένας αναγγειακός, ελαστικός ιστός που συναντάται με-ταξύ των οστών που συμμετέχουν στις αρθρώσεις. Οι μοναδικές του ιδιότητες επιτρέπουν την κατανομή των φορτίων που δέχεται το ανθρώπινο σώμα και καθιστούν δυνατή την χωρίς τριβή κίνηση των οστών. Η αναγγειακή φύση του, δυσχεραίνει την αναδόμησή του σε περίπτωση εκφυλισμού του, καθιστώντας την επαναφορά των αρχικών μηχανικών του ιδιοτήτων σχεδόν αδύνατη. Ο πόνος για τον ασθενή και η περιορισμένη λειτουργία της άρθρωσης, που συνεπάγεται η απώλεια των μηχανικών ιδιοτήτων του αρθρικού χόνδρου, καθιστούν αναγκαία την πλήρη κατανόηση του μηχανισμού μέσω του οποίου ο υγιής ιστός εκφυλίζεται.Η παρούσα διπλωματική παρουσιάζει υπολογιστικές και πειραματικές μεθόδους για την μελέτη της επίδρασης κυτταροκινών και φαρμάκων στην αποδόμηση του ανθρώ-πινου χόνδρου. Το πρώτο μέρος παρουσιάζει υπολογιστική κατηγοριοποίηση 78 διεγερ-τών ως αναβολικών, καταβολικών ή ουδέτερων με βάση τα δημοσιευμένα δεδομένα πρω-τεομικής που παρουσιάζουν την επίδραση των κυτταροκίνων στην έκκριση πρωτεϊνών και στην απόκριση φωσφορυλίωσης συγκεκριμένων κινασών. Η μελέτη αυτή έχει ως στόχο να προτείνει κυτταροκίνες που δυνητικά έχουν σημαντική επίδραση στην ισορρο-πία σύνθεσης/αποδόμησης κατά τον εκφυλισμό του χόνδρου.Το δεύτερο μέρος της εργασίας παρουσιάζει την πειραματική ποσοτικοποίηση της επίδρασης ενζύμων και καταβολικών κυτταροκίνων στην αποδόμηση πολλαπλών δειγ-μάτων χόνδρου. Η πειραματική μελέτη αυτή εκμεταλλεύεται την ιδιοσυσκευή μέτρησης πολλαπλών δειγμάτων (HDD) που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Εμβιομηχανικής & Συ-στημικής Βιολογίας (Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών) του Ε.Μ.Π. από τον [Η. Παναγιω-τόπουλο] [13], με σκοπό την ποσοτικοποίηση της αποδόμησης δειγμάτων αρθρικού χόν-δρου, ασκώντας μηχανικές δοκιμές συμπίεσης υπό την επίδραση διαφορετικών διεγερ-τών (stimuli). Μελετάται η ακρίβεια μέτρησης του οργάνου, ο βιολογικός θόρυβος λόγω των διαφορετικών μηχανικών ιδιοτήτων των δειγμάτων χόνδρου, και η ικανότητα του ορ-γάνου να ποσοτικοποιήσει την επίδραση διαφόρων συγκεντρώσεων κολλαγενάσης.Τέλος παρουσιάζεται ένα πειραματικό πρωτόκολλο για την μελέτη της επίδρασης καταβολικών κυτταροκίνων (IL1-a, IL1-b και TNF-a) σε δείγματα ανθρώπινου αρθρικού χόνδρου προερχόμενου από κεφαλές ισχίου. Οι πειραματικές μέθοδοι που αναπτύχθη-καν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την μελέτη των επιπτώσεων κυτταροκίνων και φαρμάκων στην αποδόμηση και εκφύλιση χόνδρου.