研究人员揭示了损伤后关节软骨愈合的新机制

了解膝关节环境如何影响软骨细胞对关节健康至关重要。细胞驱动的软骨退变机制的知识可以支持开发有效的药物干预骨关节炎。

骨关节炎等肌肉骨骼疾病的负担正日益影响患者的生活质量，并给医疗保健带来巨大的成本。为了减少疾病的负担，已经开发出计算模型来预测软骨变性发生和进展。

目前的膝关节模型已经阐明了行走过程中生物力学关节力的发展，以及关节炎症的严重程度。然而，细胞-组织水平的计算模型得到的关注很少，即使细胞对软骨组织的变化有显著的贡献。

因此，需要在细胞和组织水平上更好地了解早期骨关节炎的机制，以预测疾病的早期进展。此外，这些模型还可以为旨在缓解骨关节炎进展的模型指导药物研究开辟新的途径。

作为东芬兰大学(UEF)、隆德大学(LU)、爱荷华大学(UIOWA)和麻省理工学院(MIT)之间的一项合作工作，研究人员现在已经将细胞的影响纳入了一个新的数值模型，以发现机械负载和发炎软骨的退化过程。

该模型考虑了不同形式的细胞死亡、氧化应激和促炎生物分子。与之前的生物实验一样，该模型预测损伤性负荷会导致软骨病变附近的侵袭性细胞损伤和软骨退变，而炎症会引起广泛的损伤变性也在完好无损的地区。

有趣的是，炎症的缓解导致软骨成分的部分恢复与先前的文献一致。这一结果表明，该方法可以帮助确定新的早期干预策略的潜在目标，并且具有很大的潜力，例如，它可以作为不同抗炎或抗氧化药物治疗的计算“测试轨道”。

“经过彻底的校准，模型可以提供有价值的信息进行评估药物输送以及软骨治疗的效果。因此，在我们与爱荷华大学正在进行的工作中，我们将利用该模型来研究他们的抗氧化候选药物的有效性。该模型可以帮助评估什么时候应该将药物注射到关节中以获得最大的效益，以及对特定患者应该使用什么剂量。

“例如，膝关节的这些因素可能取决于每个患者的机械和炎症方面，这两个方面都可以用我们的方法来考虑计算模型该研究的主要作者、东芬兰大学的博士研究员Joonas Kosonen说。

这项研究发表在该杂志上PLOS计算生物学．