Teil 2 Chronische Nierenerkrankungen und Alterung verringern das Knochenmaterial und die Mikroarchitektur bei C57Bl/6-Mäusen unterschiedlich

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3. Ergebnisse

3.1 Bestätigung einer Nierenerkrankung

Am Studienendpunkt drei Monate nach der Operation wiesen Mäuse mit 5/6 Nx einen signifikant erhöhten Serumharnstoff und einen verminderten Urinharnstoff auf, was mit einer eingeschränkten Nierenfunktion übereinstimmt (Tabelle 1). Serum-PTH und Phosphat waren als Hauptwirkungen von CKD signifikant erhöht. Serumkalzium wurde durch CKD nicht signifikant beeinflusst. Bei allen Serum- und Urinmessungen war das Alter kein signifikanter Haupteffekt.

3.2 Alterung und CNI reduzieren die kortikale und trabekuläre Mikroarchitektur

Alternund CKD wirkten sich negativ auf die kortikale Geometrie und die trabekuläre Mikroarchitektur aus (Tabellen 2 – 3, Abbildung 1).Alternab 6 Mo. bis 24 Mo. deutlich erhöhte kortikaleKnochenQuerschnittsabmessungen (erhöhtes polares Trägheitsmoment, PMI), Porosität (Ct. Po) und Gewebemineraldichte (TMD) und verringerte kortikale Knochendicke (Ct. Th), kortikalKnochenVolumen (verringerter Knochenvolumenanteil (BV/TV),KnochenFlächenanteil (BA/TA). Das Altern reduzierte auch die Trabekelzahl (Tb. N) und -dicke (Tb. Th), den trabekulären Knochenvolumenanteil (BV/TV) und die volumetrische Knochenmineraldichte (vBMD). Wie beim Altern hatte auch CKD einen signifikanten negativen Haupteffekt aufKnochenLautstärke über verringertes BV/TV, Tb. N, BA/TA, Ct. Th und erhöhte Ct.Po. Diese Wirkungen waren additiv, sodass das schlechteste Knochenvolumen bei alten Mäusen mit CNI beobachtet wurde. Im Gegensatz zum Altern verringerte CKD BMI und TMD signifikant. Alterung und CKD hatten keine signifikante Wechselwirkung für irgendeinen kortikalen oder trabekulären Mikroarchitektur-Maß.

3.3 Alterung und chronische Niereninsuffizienz vermindern die mechanischen und materiellen Eigenschaften des ganzen Knochens auf unterschiedliche Weise

Auf der Ebene des gesamten Knochens wurden sowohl das Material als auch die mechanischen Eigenschaften durch Alterung und CKD verringert (Tabelle 4, Ergänzungstabelle 1).Alternab 6 Mo. bis 24 Mo. die meisten Materialeigenschaften des ganzen Knochens (z. B. Modul, Fließspannung, maximale Spannung) signifikant reduziert, aber die Zähigkeit nicht beeinflusst. CKD reduzierte die Arbeit bis zum Bruch signifikant, aber die meisten anderen Material- und mechanischen Parameter wurden durch CKD als Haupteffekt nicht beeinflusst. Zähigkeit, das geometrieunabhängige Analogon von Arbeit zu Fraktur, hatte eine signifikante Wechselwirkung zwischen Alterung und CNE (p=0.011). Bei Post-hoc-Tests wurde nach 18 Monaten festgestellt, dass CKD die Zähigkeit verringern kann (–47,9 Prozent, p=0.023) (Abbildung 2d).

3.4 Alterung und CKD verringern die strukturelle Steifheit der FEA an der proximalen Tibia

Wir haben FEA verwendet, um zu bewerten, wie Alterung und CNE die mechanischen Eigenschaften über Veränderungen der trabekulären und kortikalen Struktur beeinflussen. Die strukturelle FEA-Steifigkeit an der proximalen Tibia nahm mit zunehmendem Alter und CKD signifikant ab (Tabelle 4). Es gab keine signifikante Wechselwirkung zwischenAlternund CKD. Die FEA-Steifigkeit korrelierte positiv mit der Femursteifigkeit durch Dreipunktbiegung (r2=0.67).

3.5 Alterung verringert die Knochensteifigkeit im Mikromaßstab, während CKD die räumliche Variation des Knochengewebes im Mikromaßstab reduziert

Um zu beurteilen, wieAlternund CKD beeinflussen die Materialeigenschaften der Kortikalis im GewebemaßstabKnochenverwendeten wir Nanoindentation und Raman-Spektroskopie an übereinstimmenden Stellen, um den Mikromaßstab zu bewertenKnochenGewebemodul und Zusammensetzung (Tabelle 5). Die Heterogenität des Knochengewebes wurde durch die Bewertung der räumlichen Varianz dieser Eigenschaften bewertet. Der mittlere reduzierte Modul (Er) und die Standardabweichung von Er waren mit dem Alter signifikant verringert bzw. erhöht. CKD reduzierte die Standardabweichung von Er signifikant, aber nicht den Mittelwert. Die durch Raman-Spektroskopie bewertete mikroskalige Knochengewebezusammensetzung (dh mittlere Mineral: Matrix, Karbonat: Phosphat, Kristallinität) änderte sich weder mit dem Alter noch mit CNE signifikant. Allerdings war die Standardabweichung der Kristallinität bei CKD signifikant reduziert.

3.6 Alterung und chronische Nierenerkrankung beeinflussen die Nanomechanik der Kollagenfibrillen unterschiedlich

Wir untersuchten, ob CKD und Alterung die Kollagen-Nanomechanik über Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS) gleichzeitig mit Zugbelastung beeinflussen. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen des Biegens zeigten Zugmessungen, dass die Alterung die Fließspannung und die maximale Spannung des Gewebes signifikant reduzierte. Die Kollagen-Nanomechanik wurde je nach Alter und chronischer Nierenerkrankung unterschiedlich beeinflusst (Tabelle 6, Abbildung 2).Alternreduzierte die bei maximaler Gewebebelastung gemessene Kollagenbelastung, beeinflusste jedoch nicht die prozentuale Kollagenbelastung (Kollagenbelastung/Gesamtgewebebelastung, Prozent ColMax). Im Gegensatz dazu erhöhte CKD den Prozentsatz ColMax signifikant.

3.7 Kollagenvernetzungen unterschieden sich nicht mit Alterung und CKD

Wir versuchten zu verstehen, ob die bei CKD beobachtete veränderte Kollagen-Nanomechanik auf Veränderungen in den Quervernetzungen des Skeletts zurückzuführen ist. Wir charakterisierten daher enzymatische (Hydroxyl-Lysyl-Pyridinolin, HP und Lysyl-Pyridinolin, LP) und nicht-enzymatische Quervernetzung (Pentosidin) mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC). Die Crosslinks HP, LP und Pentosidin hatten mit zunehmendem Alter höhere mittlere Konzentrationen, aber diese Veränderungen waren nicht signifikant (Tabelle 7). In ähnlicher Weise gab es bei CKD einen Trend zu niedrigerem LP, aber dieser Effekt war nicht signifikant. Wir quantifizierten außerdem die gesamten fluoreszierenden Endprodukte der fortgeschrittenen Glykation (AGEs) und stellten fest, dass sich die gesamten fluoreszierenden AGEs nicht mit dem Alter oder CKD unterschieden.

3.8 Altersbedingte Veränderungen der Osteozyten-Lakuna-Geometrie werden bei alternden Mäusen mit CNE nicht beobachtet

Osteocyte perilacunar/canalicular remodeling (PLR) reagiert auf Veränderungen in der Mineralhomöostase und ist wichtig für die BestimmungKnochenBruchfestigkeit. Wir haben die Osteozyten-Lacunar-Geometrie ausgewertet, um festzustellen, obAlternbei CKD verändert die PLR ​​(Tabelle 8). Die Auswirkungen des Alterns allein (ohne CKD) für diese Scheinmäuse wurden zuvor berichtet (21). Kurz gesagt, für Sham-Mäuse wurden Lakunen mit zunehmendem Alter kleiner, kugelförmiger und weniger zahlreich. Als Alterung und CNI für die vorliegende Studie zusammen analysiert wurden, verringerte die Alterung die Dichte, das Volumen und die Oberfläche der Lakunen signifikant und erhöhte die Sphärizität, Abflachung und Span-Theta. Es gab keinen signifikanten Effekt von CKD für irgendeinen Messwert. Es gab jedoch eine signifikante Wechselwirkung zwischen Alter und CNE für die Sphärizität. Während die Sphärizität bei Sham-Mäusen mit zunehmendem Alter zunahm, war dieses Maß bei Mäusen mittleren Alters mit CNI am größten und nahm dann bei alten Mäusen auf einen ähnlichen Wert ab wie bei jungen Mäusen. Mit anderen Worten, die Lücken wurden nur kleiner und runderAlternSham-Mäuse und nicht bei alternden Mäusen mit CNI. Dieses Muster wurde auch bei CNE für Dichte, Volumen und Oberfläche der Lakunen beobachtet, obwohl die Wechselwirkung zwischen Alterung und CNI nicht signifikant war.

Die Größe der Osteozytenlakunen nahm bei Mäusen mit CNE nicht mit dem Alter zu, sondern nahm stattdessen mit einer Phosphat-Dysregulation zu. Insbesondere bei Mäusen mit CNE, Osteozyten-Lakunarvolumen (Spearman ρ {{0}} plus 0.584, p=0.017), Oberflächenbereich (ρ=plus 0,603 p=0 0,013) und Sphärizität (ρ=- 0 0,500, p=0 0,048) wurden mit dem am Studienendpunkt bewerteten Serumphosphat korreliert. Im Gegensatz dazu korrelierten Messungen in Bezug auf die Prävalenz und Orientierung von Lakunen (dh Osteozytenzahldichte, nächstgelegenes Massenzentrum, Span-Theta) nicht signifikant mit zirkulierendem Phosphat. Keine Osteozyten-Lakunar-Messungen korrelierten signifikant mit Serumkalzium, Serumharnstoff oder Urinharnstoff. Bei Sham-Mäusen korrelierte die Anzahl der Osteozyten-Lacunare positiv mit dem Serumcalcium (ρ=plus 0,681, p=0,004). Alle anderen lakunären Osteozytenmessungen korrelierten nur schwach mit der Serum- und Urinchemie.

Die Beziehung zwischen der Größe der Osteozytenlakunen und dem Serumphosphat wurde bei Mäusen mit CNI nicht direkt durch erhöhtes PTH verursacht. Bei gemeinsamer Betrachtung von Schein- und CNE-Mäusen korrelierte Phosphat signifikant mit erhöhtem PTH (Spearman ρ {{0}} plus 0.562, p=0.001). Obwohl Phosphat und PTH beide als Haupteffekt von CNE erhöht waren, korrelierten diese Messungen bei CNE-Mäusen nicht signifikant miteinander (p > 0,05). Keine Messungen der Osteozyten-Lacunar-Geometrie korrelierten signifikant mit PTH für Schein- oder CNE-Mäuse.

3.9 Regressionsanalysen zeigen, dass eine veränderte Kollagen-Nanomechanik die Zähigkeit beeinflusst

Wir versuchten herauszufinden, wie Änderungen der Ganzknochenzähigkeit durch Biegen mit Änderungen von Nano- bis Mikromaßstäben zusammenhängenKnochenQualität für Sham- und CNE-Mäuse. Wir führten eine Regression der Ganzknochenzähigkeit als Maß für die Knochenqualität auf kleineren Längenskalen für Sham- und CNE-Mäuse unter Verwendung des Alters als Kovariate durch. Bei Sham-Mäusen waren keine Knochenqualitätsmessungen signifikante erklärende Variablen für die Zähigkeit. Für CKD war der einzige signifikante Prädiktor für Zähigkeit (T) Prozent ColMax (ln(T)=2.437 – 0.00371* Prozent ColMax; r2=49 0,4 Prozent, p < 0,05).="" die="" stärke="" der="" regression="" wurde="" durch="" die="" anpassung="" an="" das="" alter="" nicht="">

3.10 Veränderungen der Knochenqualität lassen sich nicht durch Schwankungen im PTH erklären

Wir bewerteten Spearman-Korrelationen zwischen Knochenqualitätsmessungen und PTH, um zu verstehen, ob es Mäusen mit höherem PTH schlechter gingKnochenQualität. Obwohl PTH bei 5/6 Nx signifikant höher war, gab es keine signifikanten Korrelationen zwischen PTH und Mikroknochenqualität.

4. Diskussion

Der Zweck dieser Studie war es zu untersuchen, wie 5/6 Nx – CKD induziert undAlternjeder verringert die Knochenqualität, einschließlichKnochenMikroarchitektur sowie Materialeigenschaften von Knochengewebe. CKD reduzierte die Knochenqualität, einschließlich Mikroarchitektur und Material, von der Mikrometerlängenskala bis zur Ganzknochenskala. In unserer Studie wurde eine Verschlechterung der Knochenqualität über mehrere Modalitäten und Längenskalen hinweg beobachtet. Die Wirkung von CKD bestand darin, die kortikale und trabekuläre Mikroarchitektur zu verringern, die räumliche Variation der mikroskaligen Materialeigenschaften zu verändern und auch die Kollagen-Nanomechanik zu verändern. Darüber hinaus hatten CNE und Alterung einen Einfluss

interaktive Wirkung auf eine Zähigkeit, die bei Mäusen mittleren Alters am größten war. Unsere Ergebnisse zeigen, dass mehrere Schlüsselkomponenten der Knochenqualität bei CKD beeinträchtigt sind. Diese Beobachtungen stützen eine wachsende Zahl von Beweisen aus Nagetier- und klinischen Studien, dass die Knochenqualität bei CNE reduziert ist und wahrscheinlich zum Verlust der Frakturresistenz beiträgt.

Der Verlust vonKnochenMikroarchitektur mit CKD trat zusätzlich zu den schädlichen Wirkungen aufAlternund zum Verlust ganzerKnochenStärke. In dieser Studie haben wir das herausgefundenAlternund CKD verminderten beide signifikant die kortikale und trabekuläre Mikroarchitektur. Alterung und CKD führten jeweils zu dünnerem, poröserem kortikalem Knochen und weniger und dünneren Trabekeln. Die einzige Ausnahme war der durch Mikro-CT (dh TMD) beurteilte Knochenmineralgehalt, der mit dem Alter zunahm und bei CKD abnahm. Für alle kortikalen und trabekulären Metriken war die schlechteste Knochenmikroarchitektur bei alten Mäusen mit CNE offensichtlich. Der Verlust vonKnochenMikroarchitektur beeinflusste die strukturelle Integrität des gesamten Knochens. Aus der FEA wurde festgestellt, dass die Alterung die Knochenmikroarchitektur an der proximalen Tibia reduzierte, während CKD die strukturelle Steifheit reduzierte.

Für Maßnahmen bzglKnochenMaterialqualität, Alter und CNE hatten unterschiedliche Auswirkungen (Abbildung 2). Mit zunehmendem Alter verringerten sich sowohl der Gesamtknochenmodul als auch die maximale Belastung, ebenso wie der Gewebemodul im Mikrometerbereich. Auch die Streckgrenze und die maximale Spannung aus dem Zugversuch des Ulnaradius nahmen mit zunehmendem Alter ab. Darüber hinaus, im Einklang mit menschlichen Proben, die mit SAXS untersucht wurden,Alternwar mit einer erhöhten Kollagenbelastung bei maximaler Belastung verbunden, was auf eine Versteifung der Kollagenfasern hindeutet (26). CKD hatte keinen Einfluss auf Modul oder Festigkeit des gesamten Knochens, sondern reduzierte stattdessen signifikant die Arbeit bis zur Fraktur und veränderte die räumliche Variation des Materials im Gewebemaßstab. Darüber hinaus kann CNE die Zähigkeit von Mäusen mittleren Alters verringern, da bei dieser Krankheit die Last der Zugbelastung auf die Kollagenfasern verlagert wurde. Ein erhöhter Prozentsatz an Kollagen bei maximaler Belastung war die einzige signifikante erklärende Variable für die verringerte Zähigkeit bei CNE, was darauf hindeutet, dass der Verlust der Zähigkeit des gesamten Knochens zumindest teilweise durch eine veränderte Kollagenmechanik erklärt werden kann.

Der Ursprung des veränderten mechanischen Verhaltens von Kollagen im Nanomaßstab ist ungewiss. Es gab einen Trend zu Quervernetzungen im unteren Skelettbereich mit CKD. Die am Oberarmknochen gemessenen HP und LP korrelierten jedoch nicht mit den mechanischen Eigenschaften des Kollagens aus SAXS, die am Ulna/Radius-Komplex gemessen wurden, möglicherweise aufgrund unterschiedlicher Analysestellen. Diese Belastungsverschiebung kann auch aus einem veränderten Mineralgehalt oder einer veränderten Verteilung oder aus Veränderungen der Bindung zwischen Kollagen und Mineral resultieren. Ein erhöhter Prozentsatz an ColMax ist möglicherweise nicht direkt für den Zähigkeitsverlust bei CNE verantwortlich, könnte aber ein Symptom sein, das mit einem veränderten Umsatz und Mängeln in der Mineralorganisation zusammenhängt. Beispielsweise könnte eine veränderte Mineralisierung das Kollagen beweglicher machen oder durch Mikrorissbildung weniger Energie dissipieren. Diese Veränderungen könnten den beobachteten Zähigkeitsverlust bei CKD sowie die erhöhte Belastung der Kollagenfasern hervorrufen. In zukünftigen Studien wird es wichtig sein, herauszufinden, warum CKD die Belastung auf Kollagenfasern verlagert, aber hier stellen wir fest, dass diese Veränderung im Kollagenverhalten eine wichtige Rolle dabei zu spielen scheint, wie CKD die Eigenschaften des gesamten Knochenmaterials verringert.

Da bei CKD Veränderungen der Knochenmaterialeigenschaften auftreten, ist bekannt, dass die Osteozyten die Gewebeskala modulierenKnochenQualität durch perilacunar/canalicular remodeling (PLR) untersuchten, wollten wir auch verstehen, ob die 3D-Osteozyten-Lacunar-Morphologien bei CKD modifiziert wurden (15, 16). Während bei Sham-Mäusen die Osteozytenlücken mit zunehmendem Alter kleiner, spärlicher und weniger ausgerichtet wurden, blieben die Lücken bei alten Mäusen mit CNI weit verbreitet und groß.

Stattdessen war bei Mäusen mit CNE das Serumphosphat signifikant und positiv mit der Größe der Osteozytenlakunen korreliert. Obwohl sowohl Phosphat als auch PTH signifikant erhöht waren

bei CKD hatten Mäuse mit höherem PTH kein höheres Phosphat. Diese Ergebnisse sind nicht notwendigerweise widersprüchlich. Serumphosphat ist das Nettoergebnis von Phosphat, das aus der intestinalen Absorption und aufgenommen wirdKnochenResorption weniger Phosphat durch renale Ausscheidung und Knochenbildung entfernt. Obwohl unsere CNE-Mäuse im Allgemeinen erhöhtes PTH aufwiesen, könnten daher diejenigen mit höherem Phosphat andere systemische Kompensationsmechanismen erschöpft haben.

Osteozyten exprimieren mehr FGF23 im Zusammenhang mit gestörter Mineralisierung (z. B. DMP1-Knockout, x-chromosomale Hypophosphatämie) (20,48,49) sowie bei chronischer Nierenerkrankung (14,48,50). Jüngste Erkenntnisse legen nahe, dass zusätzlich zu dieser endokrinen Rolle die Osteozyten über PLR direkt an der Homöostase von Phosphatmineralien teilnehmen können (20). Es wurde festgestellt, dass die Volumina der Osteozytenlakunen bei x-chromosomaler Hypophosphatämie zunehmen. Die Behandlung mit entweder FGF23- oder 1,25-Dihydroxyvitamin-D-blockierenden Antikörpern stellte die Osteozyten-Lakunar-Volumina auf Werte wieder her, die näher an Wildtyp-Vergleichen liegen (20). Bei CKD wird die mineralische Dysregulation zunächst durch die verminderte Phosphatfiltration der erkrankten Niere vorangetrieben. ErhöhtKnochenTurnover ist eine maladaptive Reaktion, die darauf hinweist, dass systemische Kompensationsmechanismen zur Aufrechterhaltung der Phosphatkontrolle überfordert sind (6,7). In diesem Fall legt die Beziehung zwischen erhöhtem Phosphat und erhöhtem Osteozyten-Lakunarvolumen nahe, dass PLR eine zusätzliche Strategie zur Regulierung der Mineralhomöostase sein könnte. Weitere Studien sind erforderlich, um zu untersuchen, wie Osteozyten-Lakunargeometrien und PLR mit verändertem Knochenumsatz, Knochengewebematerialqualität und Frakturresistenz bei CKD zusammenhängen.

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Prozesse beeinflussenKnochenMaterial sind unterschiedlich inAlterngegenüber CNI. Sowohl bei alternden Menschen als auch bei MäusenKnochenDer Umsatz (dh osteoklastische Resorption und Osteoblastenbildung) verlangsamt sich und die Gewebereife nimmt zu. In dieser Studie führte 5/6 Nx zu deutlichen altersbedingten Knochenqualitätsdefekten, wie z. B. eine geringere Knochendichte durch Mikro-CT, eine veränderte Variabilität der Materialeigenschaften im Gewebemaßstab und eine stärkere Beteiligung von Kollagen an der Zugbelastung. Obwohl PTH bei CNE signifikant höher war, hatten Mäuse mit höherem PTH keine geringere Knochenqualität. Mehrere Gründe können diesen Befund erklären. Erstens hatten Mäuse in unserer Studie viel weniger PTH als in Studien mit schwerer CKD und begleitendem sekundärem Hyperparathyreoidismus (9, 12). Es ist möglich, dass die Veränderungen des Knochenumsatzes in unserer Studie relativ gering waren. Wir haben den Knochenumsatz jedoch nicht direkt bewertet, daher ist diese Möglichkeit spekulativ. Zweitens wurde CKD unabhängig vom Turnover-Status experimentell mit einer veränderten Knochenqualität in Verbindung gebracht. Iwasaki und Mitarbeiter berichteten, dass CNE mit hohem Turnover von 5/6 Nx sowie CKD mit niedrigem Turnover von 5/6 Nx und Thyroparathyreoidektomie beide zu ähnlich veränderten Knochenmechaniken führten, und führten diese Veränderungen auf Urämie zurück (11). Es ist möglich, dass der Verlust der Knochenqualität nicht nur auf einer sekundären Hyperphosphatämie beruht, sondern auch durch bescheidenere Veränderungen des Knochenumsatzes und die Akkumulation von urämischen Toxinen beeinflusst wird.

Wir haben mehrere erwartetKnochenQualitätsmetriken, einschließlich ganzerKnochenZähigkeit, Pentosidin, Mineral: Matrix und Carbonat: Phosphat würden sich von 6 auf 24 Monate ändern (25,26,30,51,52). Während sich jede dieser Metriken mit zunehmendem Alter in die erwartete Richtung veränderte, war der Effekt des Alters statistisch nicht signifikant. Eine Post-hoc-Leistungsanalyse unter Verwendung von G*Power (53) legt nahe, dass Zähigkeit, Pentosidin und Mineralmatrix zu schwach waren, um die Wirkung von zu erkennenAltern, während Karbonat: Phosphat in dieser Studie wahrscheinlich nicht durch das Alter beeinflusst wurde. Darüber hinaus war das Kollagen-Crosslink-LP für den Nachweis einer Wirkung von CKD zu schwach (Ergänzungstabelle 2). Es gibt mehrere Möglichkeiten, warum einige Messungen der Knochenqualität in dieser Studie letztendlich zu schwach waren. Zunächst haben wir ein kundenspezifisches Raman-Nanoindentationsinstrument mit dem einzigartigen Vorteil von kolokalisierten Messungen verwendet. Die Signalintensität ist bei diesem benutzerdefinierten Instrument geringer als bei eigenständigen Raman-Instrumenten, und daher ist es möglich, dass unser Signal-Rausch-Verhältnis nicht ausreichte, um altersbedingte Veränderungen zu erkennen. Die Zähigkeit (berechnet von der Arbeit bis zum Bruch) ist ein Maß, das zu einer hohen Variabilität neigt (54), und die Variabilität der mechanischen Eigenschaften wird bei geriatrischen Mäusen weiter erhöht (25). Eine größere Variabilität von Pentosidin wurde auch mit zunehmendem Alter in Studien an Menschen und Nagetieren beobachtet (52, 55, 56). Daher ist es wahrscheinlich, dass eine hohe Varianz bei diesen Maßen die Unterschiede zwischen den bewerteten Gruppen verschleierte.

Mehrere Einschränkungen beeinflussten die Ergebnisse dieser Studie. Eine dynamische quantitative Histomorphometrie wurde nicht durchgeführt, aber zukünftige Studien würden die Bewertung der Aktivitäten von Osteoblasten, Osteoklasten und Osteozyten ermöglichenKnochenUmsatz. Während wir mehrere Beeinträchtigungen der Knochenqualität identifiziert haben, die bei CKD auftreten und die Zähigkeit des gesamten Knochens beeinträchtigen, sind weitere Arbeiten erforderlich, um die Ursprünge dieser Beeinträchtigungen sowie die Rolle der Osteozyten bei ihrem Auftreten zu bestätigen. Die Analyse der Gen- und Proteinexpression wäre nützlich, um den Ursprung der beeinträchtigten Kollagen-Nanomechanik zu identifizieren, da diese Beeinträchtigung nicht durch Änderungen in den Kollagen-Vernetzungen beeinflusst wurde. Darüber hinaus erfordert unsere Interpretation, wie die Osteozyten an der Regulierung der Mineralhomöostase und der Aufrechterhaltung der Knochenqualität bei CKD beteiligt sein können, zusätzliche globale (dh Genexpression) und lokale Messungen (dh histologische Beurteilung der Knochenresorption und -bildung).

Zusammenfassend haben wir herausgefunden, dass CNE die Knochenqualität zusätzlich zu den Wirkungen von verringertAlternallein. CKD und Alterung reduzieren in ähnlicher Weise kortikale und trabekuläreKnochenMikroarchitektur, so dass der tiefgreifendste Verlust der Mikroarchitektur bei alten Mäusen mit beobachtet wurdeNierenerkrankung. CKD verringerte auch die Eigenschaften des Knochenmaterials, was zu Knochen mit verringerter offensichtlicher Gewebereife mit veränderter Kollagen-Nanomechanik führte. Diese Kürzungen inKnochenQualität, einschließlich Mikroarchitektur und Knochenmaterialeigenschaften, geben Aufschluss darüber, wie die Frakturresistenz bei CKD verloren geht. Ferner sind die kombinierten Wirkungen vonAlternund CNI zur Knochenqualität helfen zu erklären, warum ältere Menschen mit CNI das höchste Frakturrisiko haben.

Ergänzungsmaterial

Ergänzendes Material finden Sie in der Webversion auf PubMed Central.

Danksagungen:

Wir möchten William Schroeder für die hervorragende Betreuung der Studientiere sowie William Schroeder und Ryan Clark für die Analysen der Serumchemie danken. Unterstützung wurde für CMH durch NIHT32 AG000279 bereitgestellt. Die Finanzierung dieser Arbeit wurde KBK und VLF auch von NIH/NCATS Colorado CTSA Grant Number UL1 TR001082, Co-Pilot Team Science Award, zur Verfügung gestellt. Die Finanzierung von TA wurde von R01 DE019284 bereitgestellt. Die kombinierte Analyse mit Nanoindentation und Raman-Spektroskopie wurde durch die Verwendung eines kundenspezifischen Instruments ermöglicht, das durch den NSF Major Research Instrumentation Award #1338154 finanziert wurde. Die Röntgenstreuung an Beamline 7.3.3 der Advanced Light Source wurde vom US Department of Energy Office Basic Energy Sciences unter der Vertragsnummer DE-AC02–05CH11231 unterstützt. Wir danken auch der AZ Weber-Gruppe am LBL für die Bereitstellung ihrer Zugstufe, die vom DOE EERE Fuel-Cell Performance and Durability Consortium (FC-PAD) unterstützt wurde.

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