Kuormitus, estrogeenitaso ja ikä vaikuttavat rotan alaleuan kondyylirustoon

Väitöskirja tarkastettiin 5.6.2020 Oulun yliopistossa.

Effects of loading, estrogen level, and aging on rat mandibular condylar cartilage

Vastaväittäjä

Janna Waltimo-Sirén, dosentti

Helsingin yliopisto

Kustos

Pertti Pirttiniemi, professori

Oulun yliopisto

Esitarkastajat

Hechang Huang, apulaisprofessori

Stony Brook University, Yhdysvallat

Jari Pekka Ahlberg, dosentti

Oulun yliopisto

Ohjaajat

Pertti Pirttiniemi, professori

Oulun yliopisto

Aune Raustia, professori

Oulun yliopisto

Simo Saarakkala, professori

Oulun yliopisto

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/urn:isbn:9789526225951

Väitöstutkimuksen tulokset osoittavat, että alaleuan nivelpäähän kohdistuva riittävä kuormitus ja fysiologinen estrogeenitaso ovat tarpeellisia alaleuan nivelpään ruston kehitykselle ja muovautumiselle. Ikääntyminen puolestaan lisää nivelpään ruston alttiutta rakenteellisille muutoksille.

Väitöstyössä tutkittiin kuormituksen, estrogeenitason ja ikääntymisen vaikutuksia nivelpään rustoon sekä useiden biomolekyylien (HIF-1α, VEGF, MMP-3, MMP-8 ja tyyppien I, II ja X kollageenit) aktiivisuutta naarasrottien nivelpään rustossa.

Leukanivel mahdollistaa alaleuan monitahoiset liikkeet samalla, kun nivel on toiminnan aikana jatkuvasti kuormituksen alaisena. Nivelpään ruston keskeinen tehtävä on tasata painevaihteluita leukanivelen toiminnan aikana. Rusto koostuu kondroblastisoluista ja niitä ympäröivästä ekstrasellulaarimatriksista (ECM).

Kondyyliruston rakenteen koostumus on riippuvainen kudosta lisäävästä ja sitä hajottavasta toiminnasta. Kondyyliruston kondrosyytit tuottavat useita kondyyliruston rakennekomponentteja, kuten kollageenejä ja proteoglykaaneja, ja toisaalta myös kudoksen hajottamiseen osallistuvia molekyylejä, kuten matriksin metalloproteaaseja (MMP:t) ja aggreganaasia.

Leukanivelen rakenteen tuhoutumiseen liittyvissä tautitiloissa luonteenomaista on sekä nivelen pehmyt- että kovakudosten hajoaminen. Tautitilojen etiologia on monisyinen. Riskitekijöiksi on esitetty varsinaisten nivelsairauksien lisäksi nivelen lisääntynyttä kuormitusta, estrogeenitason muutoksia ja korkeaa ikää.

Nivelpään kohtalaisen kuormituksen on osoitettu olevan hyödyllistä ja välttämätöntä, jotta rusto säilyisi toimintakykyisenä. Liian suuri nivelen rasitus aiheuttaa kuitenkin haitallisia muutoksia rustossa ja lisää ruston hajoamista. Estrogeenin on osoitettu estävän alaleuan nivelpään ruston kasvua. Toisaalta on esitetty, että estrogeenillä olisi kondyylirustoa suojaava vaikutus.

Kuormituksen lisäämisen havaittiin lisäävän HIF-1α-, VEGF- ja MMP-3-molekyylien sekä tyyppien II ja X kollageenien immunohistokemiallista aktiivisuutta nivelpään rustossa. Estrogeenin puute oli yhteydessä MMP-8:n sekä tyyppien II ja X kollageenien vähäisempään aktiivisuuteen.

Ikääntyminen oli yhteydessä tyypin I kollageenin voimakkaampaan aktiivisuuteen ja MMP-8-aktiivisuuden vähenemiseen. HP-1-molekyylin aktivisuus paikallistui kondyyliruston ylimpiin kerroksiin. Tämä viittaa siihen, että ruston alainen luu on ruston aineenvaihdunnan kannalta tärkeä tekijä.

Kuormituksen ja ikääntymisen havaittiin olevan yhteydessä nivelpään ruston histomorfologisiin muutoksiin ja erityisesti tyypin X kollageenin aktiivisuuteen. Ne olivat tärkeimpiä tekijöitä, jotka vaikuttivat nivelpään ruston paksuuteen sen etummaisessa ja keskimmäisessä osassa.

Väitöstyö on toteutettu Oulun yliopistossa.