Polven nivelsiteet nivelrikossa: kudostason rakenne ja toiminta

Polven nivelrikko (osteoartroosi, OA) on koko niveltä koskeva sairaus, joka vaikuttaa kaikkiin nivelen kudoksiin, mutta sen vaikutusta polven nivelsiteisiin ei vielä täysin tunneta. Tässä väitöskirjassa tutkittiin polven nivelsiteiden viskoelastisia ominaisuuksia, koostumusta ja mikrorakenteellisia piirteitä nivelrikossa hyödyntäen eläinmallia ja ihmiskudosta.

Osatyössä 1 mediaaliset kollateraaliligamentit (MCL) ja lateraaliset kollateraaliligamentit (LCL) kerättiin molemmista raajoista kuudelta kanilta (New Zealand White), joille oli tehty yksipuolinen eturistisiteen (ACL) katkaisu kahdeksan viikkoa aiemmin. Lisäksi kontrolliryhmän kollateraaliligamentit kerättiin iän suhteen kaltaistetulta terveeltä kanilta.
Vetokokeen jännitys-relaksaatiotestit ja dynaaminen koeistus osoittivat, että ACL-katkaistujen polvien LCL:t olivat vähemmän jäykkiä ja viskoosisia kuin ehjien vastakkaisten polvien nivelsiteet. Näiden muutosten ymmärtämiseksi osatyössä 2 tutkittiin samojen näytteiden koostumusta Fourier-muunnos-infrapunakuvantamisen ja kvantitatiivisen polarisaatiomikroskopian avulla. Leikatun polven kollateraaliligamenteissa havaittiin yleisesti alhaisempi kollageenipitoisuus ja heikommin järjestäytynyt kuiturakenne verrattuna vastakkaisen puolen ja kontrolliryhmän ligamentteihin. Yhdessä nämä erot mekaanisissa ominaisuuksissa, koostumuksessa ja mikrorakenteellisissa piirteissä ACL-katkaistujen, vastakkaisen puolen ja kontrolliryhmien välillä viittaavat siihen, että kollateraaliligamentit mukautuvat tässä nivelrikkomallissa.

Osatyössä 3 kehitettiin uusi protokolla polven nivelsiteiden mikrorakenteen kuvantamiseen. Ristisiteet ja kollateraaliligamentit preparoitiin kahdeksasta pakastetusta kadaveripolvesta, kiinnitettiin formaliinilla, dehydroitiin asteittain etanolilla ja käsiteltiin kriittisen pisteen kuivauksella, minkä jälkeen ne kuvannettiin mikrotietokonetomografialla (mikro-CT). Esikäsittelyprotokolla mahdollisti mikrorakenteiden kuvantamisen mikro-CT:llä sekä polven nivelsiteiden fasikkelirakenteen kolmiulotteisen visualisoinnin ja kvantitatiivisen analyysin. Tulevissa tutkimuksissa tätä menetelmää voidaan hyödyntää nivelsiteiden mikrorakenteen arvioimiseksi fasikkelitasolla.

Kaiken kaikkiaan polven nivelsiteiden toiminta, koostumus ja rakenne mukautuvat muuttuneeseen kuormitusympäristöön nivelrikossa, ja mikro-CT voi toimia tehokkaana menetelmänä polven nivelsiteiden mikrorakenteen arvioinnissa.