Ανάλυση της βιοχημικής σύστασης και των εμβιομηχανικών ιδιοτήτων φυσιολογικού και εκφυλισμένου ανθρώπινου μηνίσκου
Authors: Προκόπη Νικολέττα 
Published: July 2024

Σκοπός: Σκοπός αυτής της έρευνας ήταν να μελετήσει στο φυσιολογικό και στον εκφυλισμένο ανθρώπινο μηνίσκο, τον προσανατολισμό και τις μεταβολές του κολλαγόνου κατά τη διάρκεια των σταδίων της εκφύλισης (ήπια και υψηλή) και να τις συσχετίσει με την παθοεμβιομηχανική του. Η ανάλυση του υλικού μας έδειξε ότι η αποδιοργάνωση του δικτύου κολλαγόνου μπορεί να μετρηθεί πάνω σε λεπτές τομές ιστού μονιμοποιημένου σε παραφίνη πάνω σε αντικειμενοφόρο πλάκα, με τη μέθοδο της φασματοσκοπίας Raman και να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης διάγνωσης των σταδίων εκφύλισης του μηνίσκου. Υλικό και μέθοδος: Ανθρώπινοι μηνίσκοι (n= 27) αφαιρέθηκαν από αρθρώσεις γόνατος, μετά από ολική αρθροπλαστική γόνατος ή μηνισκεκτομή. Για τη μελέτη των εμβιομηχανικών ιδιοτήτων κάτω από θλιπτική φόρτιση, χρησιμοποιήσαμε τις μεθοδολογίες της νανοεισχώρησης και της unconfined compression. Για τη μελέτη του προσανατολισμού του κολλαγόνου, εφαρμόσαμε την πολωμένη φασματοσκοπία Raman (PRS), χρησιμοποιώντας άβαφες λεπτές τομές υγιούς και εκφυλισμένου μηνισκικού ιστού, πάνω σε αντικειμενοφόρο πλάκα, αφού προηγουμένως είχαν επιλεγεί σημεία ενδιαφέροντος, με τη χρήση φωτονικού μικροσκοπίου. Οι εμβιομηχανικές μετρήσεις αφορούσαν τη μηριαία και κνημιαία επιφάνεια του μηνίσκου και το μηνισκικό δοκίμιο ως σύνολο, τις περιοχές του μηνίσκου και το βαθμό εκφύλισης. Φάσματα Raman λήφθησαν χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές πολώσεις του laser (οριζόντια v-HH και κάθετη v-VV) και καταγράφηκε η μέση τιμή του λόγου vHH / vVV σε δύο περιοχές των φασμάτων Raman, μία ευαίσθητη και μία μη ευαίσθητη στον μοριακό προσανατολισμό. Αποτελέσματα: Με τη μέθοδο της νανοεισχώρησης, δεν βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στο μέτρο ελαστικότητας (Er) μεταξύ πρόσθιας, κεντρικής και οπίσθιας περιοχής του έσω και του έξω εκφυλισμένου μηνίσκου, ούτε διαφορές ανά βαθμό εκφύλισης. Με την unconfined compression, βρέθηκε σημαντικά στατιστική διαφορά στον Er μεταξύ ήπιας (Er= 0,238±0,293 MPa) και υψηλής εκφύλισης(Er= 0,695±0,293 MPa) (p=0,0027). Η ειδική για το κολλαγόνο, περιοχή του αμιδίου Ι (1665cm−1) φάνηκε να έχει τη μεγαλύτερη ευαισθησία στην πόλωση της φασματοσκοπίας Raman. Οι μέσες τιμές των εντάσεων του λόγου vHH/vVV της κορυφής 1665cm-1, μεταξύ υγιών και εκφυλισμένων μηνίσκων ήταν σημαντικά υψηλότερες στους υγιείς(Mean±SD: 2,56±0,46), σε σχέση με τους εκφυλισμένους (Mean±SD: 1,85±0,42) (p=0,0014). Η μέση τιμή του λόγου vHH/vVV ήταν 2,18 και 1,50 για της ήπιας και υψηλής εκφύλισης μηνίσκους, αντίστοιχα (p=0,0001). Η διαφορά των εντάσεων των κορυφών στις δύο πολώσεις του laser μειώνεται στον εκφυλισμένο μηνίσκο και αυτή η διαφορά ελαχιστοποιείται όσο η αυξάνει η εκφύλιση. Συγκρίνοντας τους υγιείς με τους ήπιας και υψηλής εκφύλισης μηνίσκους, υπάρχει επίσης στατιστικά σημαντική διαφορά (p= 0,036 και p<0,0001 αντίστοιχα). Συμπέρασμα: Ο προσανατολισμός του κολλαγόνου στο μηνισκικό ιστό, αποτελεί μια αξιόπιστη πληροφορία για την κατανόηση και πρόληψη της λειτουργικής συμπεριφοράς του ιστού. Καθώς η εκφύλιση αυξάνεται, η επιφάνεια των μηνίσκων δεν επηρεάζεται από την εκφύλιση, διατηρεί τη λειτουργική συμπεριφορά της, ενώ σαν σύνολο, ο μηνίσκος, χάνει τον υποστηρικτικό του ρόλο, στην υψηλή εκφύλιση. Σε αυτή την έρευνα, μελετήθηκε για πρώτη φορά η εμβιομηχανική συμπεριφορά του εκφυλισμένου ανθρώπινου μηνίσκου κάτω από θλιπτική φόρτιση. Επιπλέον, βρήκαμε ότι ο προσανατολισμός του κολλαγόνου, όπως προσδιορίζεται από την PRS, χρησιμοποιώντας λεπτές τομές ιστού, των 5μm, πάνω σε αντικειμενοφόρο πλάκα, μπορεί να είναι διαφορικός, μεγάλης αξιοπιστίας, ευαισθησίας και ειδικότητας, διαγνωστικός δείκτης για την ανάλυση του μηνισκικού ιστού. Τα δεδομένα μας προτείνουν την ενδιαφέρουσα υπόθεση ότι ένα φορητό, εύχρηστο μικροσκόπιο Raman μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε λεπτές τομές ιστού ενδο-χειρουργικά, για γρήγορη διάγνωση και κατ’ επέκταση για το σχεδιασμό της διαδικασίας στο χειρουργείο.