Een nieuwe methode ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Diego, onthult hoe schade ontstaat in menselijke biologische cellen als gevolg van mechanische vermoeidheid. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, zouden kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor aandoeningen zoals artrose en hartziekten.

Mechanische vermoeidheid is het proces waarbij materialen bezwijken nadat ze aan herhaalde spanning zijn blootgesteld. In het menselijk lichaam kan mechanische vermoeidheid optreden in cellen en weefsels die aan herhaalde stress worden blootgesteld, zoals de gewrichten, het hart en de bloedvaten.

Met de nieuwe methode, genaamd ‘nano-indentatievermoeidheidstests’, kunnen onderzoekers de mechanische eigenschappen van individuele cellen meten en hoe deze in de loop van de tijd veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan herhaalde stress. De onderzoekers gebruikten deze methode om de mechanische eigenschappen van menselijke mesenchymale stamcellen te testen, dit zijn cellen die kunnen differentiëren in een verscheidenheid aan andere celtypen.

De onderzoekers ontdekten dat menselijke mesenchymale stamcellen een afname in stijfheid en een toename in hysteresis vertoonden, wat een maat is voor de energie die verloren gaat tijdens een laad-ontlaadcyclus, wanneer ze worden blootgesteld aan herhaalde stress. Dit suggereert dat mechanische vermoeidheid kan leiden tot schade aan menselijke cellen, wat zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van aandoeningen zoals artrose en hartziekten.

De nieuwe methode zou kunnen worden gebruikt om de mechanische eigenschappen van andere soorten cellen en weefsels te bestuderen, en om potentiële therapeutische doelen te identificeren voor aandoeningen veroorzaakt door mechanische vermoeidheid.

"Deze nieuwe methode biedt een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de mechanische eigenschappen van individuele cellen en hoe deze in de loop van de tijd veranderen", zegt hoofdauteur James R. Nairn, hoogleraar materiaalkunde en techniek aan de Universiteit van Californië, San Diego. "Deze informatie zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor aandoeningen zoals artrose en hartziekten."

Naast Nairn was de studie mede-auteur van onderzoekers van de University of California, Berkeley en de Mayo Clinic.