Eine person mit Typ-2-diabetes ist dreimal wahrscheinlicher, einen Knochen zu brechen als eine diabetischen. Da die Anzahl der Menschen mit diabetes steigt rasant in den Vereinigten Staaten, Skelett zerbrechlichkeit bei Patienten mit Typ-2-diabetes ist eine wachsende, aber wenig bekannte, öffentliche Gesundheit Problem.

In der Regel schlechte Knochendichte ist die Ursache für brüchige Knochen, aber das ist nicht der Fall mit Typ-2-Diabetiker, die neigen dazu, normale bis hohe Knochendichte. Doch Sie leiden immer noch unter den Frakturen mit einer alarmierenden rate. Niemand weiß, warum.

In meinen Knochen-Biomechanik-Labor, wir versuchen zu verstehen, was schief geht, suchen tief im inneren diabetischen Knochen, auf der Mikro-Ebene. Wir denken, wir sind auf unserem Weg der Identifizierung der biologischen Mechanismen, die erklärt, knochenbrüchigkeit bei Menschen mit diabetes.

Knochen sind lebendig

Knochen sind lebende Organe. Sie geben dem Körper Struktur und Schutz; enthalten einen Lebensraum für Knochenmark, wo Blutzellen hergestellt werden; und sorgen für eine gleichmäßige Zufuhr von Mineralstoffen, darunter Kalzium und Phosphor.

Wenn verletzt, der Knochen kann sich selbst reparieren auf eigene Faust—oder mit medizinischen Eingriffen, wie jeder, der jemals einen Knochen gebrochen, kann das bestätigen. Aber was Sie vielleicht nicht wissen, ist, dass die Knochen befinden sich in einem ständigen Zustand der Reparatur durch einen Prozess namens Umbau.

Jeden Tag, jede körperliche Aktivität verursacht Verschleiß und Abnutzung der Knochen in form von Mikro-Frakturen, die der Körper routinemäßig Reparaturen. Die Knochenheilung Prozess beinhaltet den Abbau der Mineralien und Proteine im worn-out-Regionen und ersetzt Sie durch gesunde, neue Proteine.

Protein crosslinks

Diese neuen Proteine sind aus Aminosäuren, die natürlich reagieren mit Zucker in den Körper. Denken Sie daran, wie ein aufgeschnittenes Apfel-allmählich Braun, wenn Sie der Luft ausgesetzt werden. Die Chemische Reaktion zwischen Aminosäuren und Zucker im Körper ist ähnlich. Als nicht-enzymatische glykierung, dieser Prozess tritt in Geweben im ganzen Körper, einschließlich in den Knochen.

Genau wie ein Apfel würde Braun werden, nicht-enzymatische glykierung hat ein browning-Effekt auf Proteine, die Erstellung von kleinen chemischen Brücken genannt Querverbindungen. Jeder entwickelt Querverbindungen, denn jeder hat etwas Zucker in Ihrem Körper. Trotz der Tatsache, dass Sie sind natürlich entstandene, nicht-enzymatischen crosslinks sind nicht gut für Sie.

Sie sind schädlich, weil Sie versteifen die Proteine, die Sie angefügt sind, zu verhindern, dass Sie zu beugen, wenn unterzogen, um die täglichen Kräfte, die einfach nur Wandern rund um. Diese starre klingen mag wie eine gute Sache, aber die Knochen brauchen ein wenig flex oder geben, um zu verhindern, dass die Mikro-Frakturen bilden. Nicht-enzymatische crosslinks tatsächlich Schwächen die Knochen, indem Sie mehr spröde.

In der Regel, den Körper leicht schafft Querverbindungen durch die Aufteilung und das loswerden von Ihnen. Aber in den Knochen der Menschen mit Typ-2-diabetes, ist es eine andere Geschichte. Die Forschung aus unserem Labor und andere identifiziert haben, zwei beunruhigende Faktoren.

Die erste ist, dass Menschen mit Typ-2-diabetes haben hohen Blutzuckerspiegel in Ihrem Körper. Denn Zucker ist der Treibstoff für die Chemische Reaktion, bildet Querverbindungen, wir denken, es gibt mehr Querverbindungen innerhalb diabetischen Knochen als in einem normalen, gesunden Knochen. Meine Kollegen und ich glauben, dass die Anhäufung von diesen Querverbindungen ist möglicherweise ein Grund, warum Diabetiker anfälliger Knochen.

Der zweite Faktor ist, dass Menschen mit Typ-2-diabetes haben ein niedriges Niveau der Knochen-remodelling, was bedeutet, dass Ihre Fähigkeit zu reinigen, Querverbindungen reduziert wird. Wir denken, dies trägt weiter zur ohnehin schon hohen Anzahl der crosslinks im diabetischen Knochen.

Crosslinks untersucht wurden in andere Organe. Bei Diabetikern, die Sie gefunden wurden, dazu beitragen, Komplikationen wie gefäßschäden, Nierenschäden, und schlechte Gesundheit der Augen. Studium der crosslinks im Knochen ist eine relativ junge Fachrichtung in der Regel—und auch neuere in diabetischen Knochen.

Unsere Entdeckungen

Unser team von biomedizinischen Ingenieuren, Maschinenbauern, Bauingenieuren, Chemikern und Medizinern erforscht Querverbindungen und Mikro-Frakturen durch die Verwendung von diabetischen Knochen von Patienten und Leichen.

In einer Studie, die wir rekrutiert diabetischen Patienten, die einen Hüftgelenkersatz Therapie und sammelte die Hüftknochen Proben verworfen während der Operation für die Studie. Wir haben festgestellt, dass das harte, Dichte Knochen bildet die äußere Hülle der Knochen tendenziell mehr Querverbindungen und schwächere mechanische Eigenschaften bei Diabetikern als bei nichtdiabetikern.

Wir sind auch simulieren hohen Zuckergehalt in cadaver Knochen. Obwohl Kadaver Knochen nicht mehr Leben, die protein-Struktur ist immer noch intakt. Wenn wir inkubieren Sie diese knochenproben in Zucker-Lösungen, die Zucker, kann immer noch reagieren mit den Aminosäuren in den Knochen Proteine zu produzieren, die Querverbindungen. Vor kurzem haben wir diese Technik benutzt, um zu zeigen, dass Knochen Proben ausgesetzt, die zu hohen Zucker-Umgebungen produziert mehr Querverbindungen, wurden schwächer und waren eher zur Entwicklung von Mikro-Frakturen.