Вплив глюкози на структуру хрящової тканини: фізичний механізм
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.5.344Ключові слова:
хрящова тканина, глюкоза, зсувна податливiстьАнотація
Пропонується механiзм, завдяки якому введення в хрящову тканину глюкози призводить до змiни структури цiєї тканини. Хрящова тканина розглядається як пористе середовище, в якому роль твердої компоненти вiдiграють колагеновi волокна та шари, де розташовуються протеоглiкани. На поверхнi волокон та шарiв адсорбуються колагеновi ланцюги, що з’єднують згаданi об’єкти. Визначено термодинамiчнi особливостi адсорбованих ланцюгiв ланки. Показано, що введенi в хрящову тканину молекули глюкози частково витiсняють адсорбованi ланцюги з поверхнi волокон. Цi ланцюги закривають трiщини, якi можуть з’являтись у волокнi пiд дiєю зовнiшнiх навантажень, що призводить до зменшення жорсткостi протеоглiканових шарiв. Зроблено висновок про те, що введення молекул глюкози збiльшує зсувну податливiсть хрящової тканини. Цей факт пiдтверджується результатами експерименту, виконаного на модельнiй системi – желатиновому гелi, структура якого вважається подiбною до структури хрящової тканини.
Посилання
1. O.D. Lutsyk, Y.B. Chaikovskiy, R.O. Bily. Histology. Cytology. Embryology (New Book, 2020) (in Ukrainian).
2. J. Eschweiler, N. Horn, B. Rath et al. The biomechanics of cartilage - an overview. Life 11, 302 (2021).
https://doi.org/10.3390/life11040302
3. V. Klika, E.A. Gaffney, Ying-Chun Chen, C.P. Brown. An overview of multiphase cartilage mechanical modelling and its role in understanding function and pathology. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 62, 139 (2016).
https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2016.04.032
4. O.R. Sch¨atti, L.M. Gallo, P.A. Torzilli. A model to study articular cartilage mechanical and biological responses to sliding loads. Ann. Biomed Eng. 44, 2577 (2016).
https://doi.org/10.1007/s10439-015-1543-9
5. O.A. Bur'yanov et al. Osteoarthritis (Lenvit, 2009) (in Ukrainian) [ISBN: 978-966-8995-31-6].
6. Yoo-Sin Park et al. Intra-articular injection of a nutritive mixture solution protects articular cartilage from osteoarthritic progression induced by anterior cruciate ligament transection in mature rabbits: a randomized controlled trial. Arthritis Res. Therapy 9, 1 (2007).
https://doi.org/10.1186/ar2114
7. D. Alderman. Prolotherapy for musculoskeletal pain. Pract. Pain Manag. 7, 1 (2007).
8. I. Uthman, J-P. Raynauld, B. Haraoui. Intra-articular therapy in osteoarthritis. Postgrad Med. J. 79, 449 (2003).
https://doi.org/10.1136/pmj.79.934.449
9. R.A. Hauser, J.B. Lackner, D. Steilen-Matias et al. A systematic review of dextrose prolotherapy for chronic musculoskeletal pain. Clin. Med. Insights Arthritis Musculoskelet Disord. 9, 139 (2016).
https://doi.org/10.4137/CMAMD.S39160
10. L.A. Bulavin, K.I. Hnatiuk, Yu.F. Zabashta, O.S. Svechnikova, V.I. Tsymbaliuk. The shear modulus and structure of cartilage tissue. Ukr. J. Phys. 67, 277 (2022).
https://doi.org/10.15407/ujpe67.4.277
11. Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, O.S. Svechnikova, L.Yu. Vergun, L.A. Bulavin. Deformation and the structure of cartilage tissue. Ukr. J. Phys. 69, 329 (2024).
https://doi.org/10.15407/ujpe69.5.329
12. Yu.F. Zabashta, M.M. Lazarenko, L.Yu. Vergun, O.S. Svechnikova, L.A. Bulavin. Temperature dependence of the shear modulus in concentrated polymer gels: Molecular mechanism. Ukr. J. Phys. 70, 42 (2025).
https://doi.org/10.15407/ujpe70.1.42
13. F. Horkey, P.J. Basser. Composite hydrogel model of cartilage predicts its load-bearing ability. Sci. Rep. 10, 8103 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41598-020-64917-1
14. V.C. Mov et al. Biphasic creep and stress relaxation of articular cartilage in compression? Theory and experiments. J. Biomech. Eng. 102, 73 (1980).
https://doi.org/10.1115/1.3138202
15. N.C. Hilgand. Mechanics of Cellular Plastic (Applied Science Publisher LTD, 1982) [ISBN: 0029493900, 9780029493908].
16. L.D. Landau, E.M. Lifshitz. Fluid Mechanics (Elsevier, 2013) [ISBN: 978-0-750-62767-2].
17. L.D. Landau, E.M. Lifshitz. Statistical Physics (Elsevier, 2013) [ISBN: 0080570461].
18. P.-G. de Gennes. Scaling Concepts in Polymer Physics (Cornell University Press, 1979) [ISBN: 978-0801412035].
19. L.A. Bulavin, Yu.F. Zabashta, L.Yu. Vergun, O.S. Svechnikova, A.S. Yefimenko, Interfacial layers and the shear elasticity of the collagen-water system. Ukr. J. Phys. 64, 35 (2019).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
