Polven nivelvammat syntyvät usein intensiivisissä ja fyysisissä urheilulajeissa, kuten jalkapallossa, salibandyssä tai jääkiekossa. Nämä vammat johtavat usein tulehdustilaan nivelessä, josta seuraa usein nivelrikko. Nivelrikossa niveltyvien luiden päitä peittävä nivelrusto rappeutuu ja nivelen liikkuvuus heikkenee. Pitkälle edenneeseen nivelrikkoon liittyy usein myös voimakkaat nivelkivut, jonka seurauksena elämänlaatu heikkenee. Tällä hetkellä nivelrikon syntymekanismeja ei tunneta tarkasti, minkä seurauksena lääkärin on mahdotonta ennustaa, kehittyykö potilaalle nivelrikko nivelvaurion seurauksena. Itä-Suomen yliopistossa ja Massachusettsin teknillisessä korkeakoulussa tehty tutkimus osoittaa, että nivelrusto rappeutuu etenkin vaurioalueella kudosnesteen suuren virtausnopeuden vuoksi.
Tutkimuksessa kehitettiin laskennallinen nivelruston rappeutumismalli, jossa liian suuri ruston puristuminen tai kudosnesteen virtaus aiheuttivat nivelruston hajoamisen tavallisen mekaanisen kuormituksen, kuten kävelyn aikana. Mallin simulaatiotuloksia verrattiin kokeellisesti havaittuun ruston hajoamiseen. Tutkimuksessa kehitetyn simulaatio menetelmän avulla voidaan parantaa nykyisiä kuntouttavia hoitomuotoja, jotka tähtäävät nivelrikon synnyn estämiseen ja jo syntyneen nivelrikon pysäyttämiseen. Kehitettyä laskennallista mallia voidaan hyödyntää henkilökohtaisessa lääketieteessä nivelrikon ennustamiseksi ja parhaimman kuntoutusmuodon löytämiseksi.
Tutkimuksen johtopäätöksenä sekä nesteen virtaus, että kudoksen puristuminen voivat aiheuttaa ruston rappeutumisen nivelvamman jälkeen. Nesteen virtaukseen perustuvan mallin simulaatiotulokset vastasivat kuitenkin paremmin kokeellisesti mitattua ruston proteoglykaani -molekyylin pitoisuutta. Kuormitettaessa vaurioitunutta nivelrustoa kudosnesteen voimakas ulosvirtaus voi huuhtoa ruston proteoglykaaneita ja näin edesauttaa nivelrikon kehittymistä.
Nämä lupaavat tulokset voivat mahdollistaa mallin hyödyntämisen nivelrikon yksilöllisessä ennustamisessa ja arvioitaessa kliinisten interventioiden vaikutusta. Tässä työssä kehitettyä malli voisi tunnistaa korkean ja matalan riskin rustovauriot ja näin ollen mahdollistaa optimaalisen ja yksilöllisen hoidon suunnittelun.
Tutkimus on saanut EU:n Horisontti 2020 -ohjelmasta Marie Sklodowska-Curie -apurahan (apurahanumero 713645).
Lisätietoja: Nuorempi tutkija Gustavo A. Orozco, p.050 348 5018, gustavo.orozco@uef.fi
Artikkelin tiedot:
Gustavo A. Orozco, Petri Tanska, Cristina Florea, Alan J. Grodzinsky & Rami K. Korhonen
A novel mechanobiological model can predict how physiologically relevant dynamic loading causes proteoglycan loss in mechanically injured articular cartilage. Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-33759-3.
