Ny viten om leddsykdommer med avansert mikroskopi

Blogginnlegg publisert 27.11.17
Også publisert i bloggen NTNUTechzone: www.ntnu.no/blogger/techzone

Dette mikroskopbildet viser vekstbrusk og knokkelvev med osteokondrose. Foto: NTNU

Sykdommen osteokondrose forårsaker sprekker og løse biter i ledd, som igjen kan gi alvorlige lidelser. I mitt doktorgradsarbeid har jeg brukt en ny teknikk for å forstå hva som skjer i leddene når denne sykdommen oppstår.

Osteokondrose er en av de viktigste årsakene til leddproblemer hos griser, men rammer også mennesker og andre dyr. Det er anslått at nesten alle griser får osteokondrose, med eller uten symptomer, og at mange griser må slaktes for tidlig på grunn av dette.

Det har ikke vært kjent hvorfor blodtilførselen stopper opp og osteokondrose oppstår, og å finne årsakene til sykdommen er viktig for å kunne forhindre og behandle den, både hos mennesker og dyr.

Avgjørende med blodtilførsel

De fleste vev i kroppen er avhengig av blodtilførsel. Hvis blodtilførselen blir brutt, til for eksempel en del av hjertet eller hjernen, kan det oppstå hjerteinfarkt eller hjerneslag.

Vekstbrusk er et vev som også kan miste en del av blodtilførselen, og det kan føre til sykdommen osteokondrose. I mitt doktorgradsarbeid har jeg sett på hvorfor blodtilførselen noen ganger svikter i vekstbrusken, og hva som kan skje som følge av det.

Fra vekstbrusk til knokkelvev – kanskje

Vekstbrusk befinner seg på enden av voksende knokler hos barn og unge dyr og blir gradvis erstattet av knokkelvev etter hvert som man vokser. Tap av blodtilførsel til et område i vekstbrusken fører imidlertid til at området ikke erstattes av knokkelvev. Videre kan dette føre til sprekkdannelser og løse biter inni leddet.

Denne lokale forstyrrelsen i knokkeldannelse vises på røntgenbilder, og er kjennetegnet på osteokondrose.

Ny teknikk

Andreas Finnøy. Foto: Rikke Stoud Platou

I dette prosjektet har jeg brukt en ny teknikk som kalles ikke-lineær optisk mikroskopi til å studere vekstbrusken i kneet til 70-180-dager gamle griser.

Denne teknikken er basert på en intens, pulserende laser som fokuseres på et område i prøver bestående av 100 µm-tykke snitt. Det intense lyset kan vekselvirke med et protein som kalles kollagen, og det gjør at nye lysbølger sendes ut med bølgelengde lik halvparten (445 nm) av bølgelengden til laseren (890 nm).

Dette kalles andre-harmonisk generasjon, og gir informasjon om organiseringen av kollagenet. Jeg brukte også laserlyset til å få informasjon om cellene ved hjelp av to-foton-eksitasjon av fluorescerende molekyler.

Med dette avanserte mikroskopet har jeg vist at det er variasjoner i vevet rundt blodkarene. Dette kan være viktig for å forstå hvorfor noen blodkar svikter når de blir innlemmet i knokkelen.

Sprekker og løse biter skapes av sviktende blodtilførsel

Én følge av at blodtilførselen svikter, er at cellene i brusken dør. I noen områder med død brusk ble det påvist mindre kollagen og små sprekker i vevet. Dette kan være starten på større sprekker og brudd.

Denne forskningen har dermed bidratt til å øke forståelsen av hvordan osteokondrose oppstår og hvorfor sykdommen forårsaker sprekker og løse biter i leddet.

Kilde:
Finnøy, Andreas; Olstad, Kristin; Lilledahl, Magnus Borstad. (2016) Second harmonic generation imaging reveals a distinct organization of collagen fibrils in locations associated with cartilage growth. Connective Tissue Research. vol. 57 (5).

——-

Andreas Finnøy tok doktorgrad i biofysikk ved Institutt for fysikk på NTNU, høsten 2017.