A serious adverse clinical effect o

A serious adverse clinical effect of glucocorticoid steroid treatment is secondary osteoporosis, enhancing fracture risk in bone. This rapid increase in bone fracture risk is largely independent of bone loss (quantity), and must therefore arise from degradation of the quality of the bone matrix at the micro- and nanoscale. However, we lack an understanding of both the specific alterations in bone quality n steroid-induced osteoporosis as well as the mechanistic effects of these changes. Here we demonstrate alterations in the nanostructural parameters of the mineralized fibrillar collagen matrix, which affect bone quality, and develop a model linking these to increased fracture risk in glucocorticoid induced osteoporosis. Using a mouse model with an N-ethyl-N-nitrosourea (ENU)-induced corticotrophin releasing hormone promoter mutation (Crh− 120/+) that developed hypercorticosteronaemia and osteoporosis, we utilized in situ mechanical testing with small angle X-ray diffraction, synchrotron micro-computed tomography and quantitative backscattered electron imaging to link altered nano- and microscale deformation mechanisms in the bone matrix to abnormal macroscopic mechanics. We measure the deformation of the mineralized collagen fibrils, and the nano-mechanical parameters including effective fibril modulus and fibril to tissue strain ratio. A significant reduction (51%) of fibril modulus was found in Crh− 120/+ mice. We also find a much larger fibril strain/tissue strain ratio in Crh− 120/+ mice (~ 1.5) compared to the wild-type mice (~ 0.5), indicative of a lowered mechanical competence at the nanoscale. Synchrotron microCT show a disruption of intracortical architecture, possibly linked to osteocytic osteolysis. These findings provide a clear quantitative demonstration of how bone quality changes increase macroscopic fragility in secondary osteoporosis.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ความรุนแรงทางคลินิกอาการ glucocorticoid สเตอรอยด์รักษากระดูกพรุนรอง เพิ่มความเสี่ยงของกระดูกหักในกระดูกได้ การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในความเสี่ยงของกระดูกหักกระดูกเป็นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการสูญเสียกระดูก (ปริมาณ), และดังนั้นต้องเกิดขึ้นจากการลดคุณภาพของเมตริกซ์กระดูกที่ไมโคร - nanoscale อย่างไรก็ตาม เราขาดความเข้าใจทั้งในการเปลี่ยนแปลงในกระดูกคุณภาพ n สเตอรอยด์ทำให้เกิดโรคกระดูกพรุนรวมทั้งกลไกการทำผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ที่นี่เราแสดงการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ nanostructural ของเมตริกซ์ mineralized fibrillar คอลลาเจน ซึ่งมีผลต่อคุณภาพของกระดูก พัฒนารูปแบบการเชื่อมโยงเหล่านี้เพื่อทำให้เพิ่มความเสี่ยงใน glucocorticoid ทำให้เกิดโรคกระดูกพรุน ใช้รูปแบบเมาส์ที่ มีตัว N-เอทิล-N-nitrosourea (ENU) -เกิด corticotrophin ปล่อยฮอร์โมนโปรโมเตอร์กลายพันธุ์ (Crh− 120 / +) ที่พัฒนา hypercorticosteronaemia และโรคกระดูกพรุน เราใช้ใน situ ทดสอบทางกลกับมุมเล็กเอ็กซ์เรย์การเลี้ยวเบน เครื่องเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์ synchrotron ไมโครคำนวณ และเชิงปริมาณอิเล็กตรอน backscattered ภาพการเชื่อมโยงเปลี่ยนแปลงกลไกแมพนาโนและ microscale ในเมตริกซ์กระดูกทางกลศาสตร์ macroscopic ผิดปกติ เราวัดแมพ fibrils mineralized คอลลาเจน และพารามิเตอร์นาโนเครื่องกลรวมถึงโมดูลัส fibril ประสิทธิภาพและ fibril เนื้อเยื่อต้องใช้อัตราส่วน ลดอย่างมีนัยสำคัญ (51%) ของโมดูลัส fibril พบใน Crh− 120 / + เมาส์ นอกจากนี้ยังพบว่ามีมากใหญ่ fibril ต้องใช้/เนื้อเยื่อต้องใช้อัตราส่วน Crh− 120 / + หนู (~ 1.5) เปรียบเทียบกับหนูป่าชนิด (~ 0.5), ส่อความสามารถเครื่องจักรกลที่ต่ำลงที่ nanoscale Synchrotron microCT แสดงทรัพยของสถาปัตยกรรม intracortical อาจจะเชื่อมโยงกับ osteocytic osteolysis ผลการวิจัยเหล่านี้มีการสาธิตเชิงปริมาณชัดเจนของการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของกระดูกเพิ่มความ macroscopic ในกระดูกพรุนรอง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ผลทางคลินิกที่ไม่พึงประสงค์ที่ร้ายแรงของการรักษาเตียรอยด์เป็นโรคกระดูกพรุน glucocorticoid รองเพิ่มความเสี่ยงในการแตกหักของกระดูก นี้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในความเสี่ยงกระดูกหักเป็นส่วนใหญ่ที่เป็นอิสระจากการสูญเสียกระดูก (ปริมาณ) และดังนั้นจึงต้องเกิดขึ้นจากการย่อยสลายของคุณภาพของเมทริกซ์กระดูกที่ไมโครและนาโน แต่เราขาดความเข้าใจของทั้งสองมีการปรับเปลี่ยนเฉพาะในด้านคุณภาพของกระดูกโรคกระดูกพรุนเตียรอยด์ที่เกิด n เช่นเดียวกับผลกระทบที่เป็นกลไกของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ที่นี่เราแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ nanostructural ของเมทริกซ์คอลลาเจนเส้นใยแร่ธาตุซึ่งมีผลต่อคุณภาพของกระดูกและพัฒนารูปแบบการเชื่อมโยงเหล่านี้มีความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นในการแตกหักเหนี่ยวนำให้เกิดโรคกระดูกพรุน glucocorticoid ใช้รูปแบบเมาส์ที่มี N-เอทิล-N-nitrosourea (เ) -induced corticotrophin ปล่อยก่อการกลายพันธุ์ฮอร์โมน (CRH- 120 / +) ที่พัฒนา hypercorticosteronaemia และโรคกระดูกพรุนที่เราใช้ในการทดสอบสมบัติทางกลแหล่งกำเนิดที่มีมุมเล็ก ๆ X-ray diffraction, ซินโครคำนวณย์ไมโครเชิงปริมาณและการถ่ายภาพสะท้อนของอิเล็กตรอนที่จะเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงนาโนและกลไกการเปลี่ยนรูปแบบเมทริกซ์ไมโครในกระดูกกลศาสตร์เปล่าที่ผิดปกติ เราวัดความผิดปกติของคอลลาเจนซ่านแร่ธาตุและพารามิเตอร์นาโนกลรวมทั้งหนังศีรษะโมดูลัสที่มีประสิทธิภาพและหนังศีรษะต่อความเครียดเนื้อเยื่อ ลดความสำคัญ (51%) ของโมดูลัสหนังศีรษะที่พบใน CRH- 120 / + หนู นอกจากนี้เรายังพบว่าสายพันธุ์ที่หนังศีรษะที่มีขนาดใหญ่ / อัตราส่วนความเครียดเนื้อเยื่อใน CRH- 120 / + หนู (~ 1.5) เมื่อเทียบกับหนูป่าชนิด (~ 0.5) แสดงให้เห็นถึงการลดลงของความสามารถที่กลนาโน ซินโคร microCT แสดงการหยุดชะงักของสถ​​าปัตยกรรม intracortical ที่อาจเชื่อมโยงไปยัง osteocytic osteolysis การค้นพบเหล่านี้ให้การสาธิตเชิงปริมาณที่ชัดเจนของวิธีการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของกระดูกเพิ่มความเปราะบางด้วยตาเปล่าในโรคกระดูกพรุนรอง