【科普】伊大科研｜追踪骨关节炎的病程进展和相关变化

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2023-11-30 04:11

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骨关节炎是最常见的退行性关节疾病，影响了全球22%的40岁以上成年人。虽然这种情况已经从医学角度进行了广泛的研究，但与骨关节炎相关的分子变化尚不清楚。在一项新的研究中，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究人员使用了多种技术来追踪疾病的进展以及与之相关的变化。

关节中的软骨，连同一种被称为滑液的润滑剂，提供了一个光滑的表面，帮助承受负重运动。这种液体含有几种分子，包括透明质酸(HA)和磷脂。由于软骨环境不能迅速愈合或修复，研究人员试图通过监测HA的分子量和浓度来诊断关节疾病的早期阶段。

“尽管我们知道健康关节的摩擦非常低，但尚不清楚还有哪些其它分子参与其中，以及它们在骨关节炎期间是如何变化的。” 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校环境工程与科学、材料科学与工程教授Rosa Espinosa-Marzal (EIRH)介绍说，“在骨关节炎的早期阶段，软骨开始退化。以前的研究表明，滑液的分子组成发生了变化。我们想看看这两种变化是否相互关联。”

在健康关节中，HA的分子量在2-20 MDa之间变化，浓度在1-4 mg/ml之间。然而，在患病关节中，透明质酸被分解，导致分子量降低。此外，其浓度也降低了十倍。基于其他研究人员的这些观察，伊大的这项研究着眼于透明质酸的浓度和分子量如何影响健康和患病关节的结构。

为此，研究人员将囊泡与高分子量和低分子量的透明质酸结合在一起。利用中子散射和光散射，他们发现透明质酸的分子量可以极大地改变囊泡的结构。低分子量的透明质酸，模拟骨关节炎患病关节，导致囊泡尺寸变大。研究人员还观察到，透明质酸的分子量改变了关节中磷脂层的厚度。此外，他们还研究了这些差异如何影响保护膜的形成。

“只有当透明质酸和磷脂达到最佳浓度时，才有可能形成薄膜。”Espinosa-Marzal教授介绍说，“尽管金表面与软骨几乎没有共同之处，但我们的研究表明，在生物条件下也可能存在最佳浓度。这是一个重要的观察结果，因为我们可以利用浓度变化作为诊断工具。”

研究人员现在正致力于通过软骨来了解他们对金表面的观察是否也适用于生物相关系统。他们也有兴趣研究在关节中发现的其它分子成分，以建立与骨关节炎相关的更全面的变化模型。

这项名为“Insight into the assembly of lipid-hyaluronan complexes in osteoarthritic conditions”的研究由美国国家科学基金会资助，其研究结果已经发表在《Biointerphase》杂志上。

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