اثر فشار هيدروستاتيك سيكلي بر سلول‌هاي ديسك بين مهره‌اي

اثر فشار هيدروستاتيك سيكلي بر سلول‌هاي ديسك بين مهره‌اي

در برخي از مطالعات پيشين تاثير فشار بر سلول هاي ديسك بين مهره‌اي (IVD) در شرايط مختلف بارگذاري ديناميكي مورد بررسي قرار گرفته است. با وجود اين، در بسياري از اين مطالعات فشار هيدروستاتيك در مقادير پايين استفاده شده و مطالعات كمي تاثير اعمال فشار بالا را با فركانس‌هاي مختلف بر سلول هاي IVD گزارش نموده اند. در اين پژوهش و در ادامه اين مطالعات، به منظور بررسي فرضيه وابستگي تحريك سنتز كلاژن در اين گروه از سلول‌ها به فشار هيدروستاتيك اعمالي و فركانس آن، آزمايش هايي بر مبناي سيستم كشت تك لايه‌اي طرح‌ريزي شد. براي اعمال فشار هيدروستاتيكي، سلول هاي IVD به صورت كشت تك لايه‌اي در يك مخزن تحت فشار طراحي شده تحت بارگذاري ديناميكي قرار گرفتند. سلول‌ها از IVD ناحيه ستون مهره هاي كمر خوك تهيه شده و در فلاسك كشت سلولي رشد داده و پس از جدايش با تريپسين، در ظروف mm35 كشت، بارگذاري شدند. سلول‌ها به مدت 3 و 7 روز (هر روز 20 دقيقه) تحت بارگذاري هيدروستاتيك سيكلي، با فشار و فركانس هاي مختلف قرار گرفتند (به نمونه كنترل نيرويي اعمال نمي شود)، كلاژن درون سلولي با 3[H]-proline در روز دوم و ششم بارگذاري، نشان گذاري شد. پس از بارگذاري، در روز سوم و هفتم، محيط كشت و سلول ها به طور جداگانه منجمد شدند. شمارش گر جرقه اي مقدار كلاژن سلول ها و كلاژن آزاد شده در محيط را تعيين نمود؛ اين مقادير به وسيله DNA نرماليزه شدند. در اين سيستم، اختلاف قابل ملاحظه اي در نتايج واكنش سلولي در شرايط مختلف بارگذاري (05/0 > p) مشاهده شد. در مقايسه با نمونه هاي كنترل، مقدار كلاژن آزاد شده در نيروي بالا و فركانس پايين (MPa5 و Hz1)، كاهش و در فركانس بالا (MPa5 و Hz15)، افزايش يافت كه نشان دهنده واكنش آنابوليكي در فشار بالا و پاسخ كاتابوليكي در فركانس بالاست.

The influence of compression on intervertebral disc cells has been examined in a number of previous studies. However, in most of these studies hydrostatic pressure was used at low levels, and few studies reported the effects of high pressures within a large range of frequencies on intervertebral disc cells response. The aim of the study was to test the hypothesis that frequency dependent hydrostatic pressure stimulates collagen synthesis in the intervertebral disc cells to a certain level. Hydrostatic pressure was applied to the intervertebral disc cells in a monolayer culture using a custom-made piston chamber pressure vessel. Briefly, cells were harvested from the intervertebral discs in the lumbar region of a pig, plated, and grown to confluence in culture flasks; they were then trypsinized and re-attached to 35mm culture dishes. With cyclic, hydrostatic loading, the cells were exposed to varied pressures and frequencies for 20 minutes a day for 3 and 7 days (the controls received no loading). The intracellular collagen was labeled with 3[H]-proline after loading on days 2 and 6. Following treatments on days 3 and 7, both the media and cells were frozen separately. Scintillation counting determined the amount of collagen incorporated in the cells and released into the media; these values were normalized by DNA. In this culture system, the results indicated significant differences (P < 0.05) in cell response at different loading conditions. Compared to the control group there was a significant decrease in released collagen at high loading amplitude and low frequency (5MPa, 1Hz) which increased significantly at high loading frequencies (5MPa, 15Hz) indicating anabolic response at high pressures which became catabolic at high frequencies.