Kraakbeen in onze gewrichten bevat collageen dat zich een beetje gedraagt ​​als de vloeibare kristallen op een smartphonescherm, volgens onderzoekers van de Queen Mary University of London (QMUL).

Het collageen verandert zijn kristalliniteit als reactie op fysieke krachten, dus de geordende rangschikking in collageenmoleculen van het kraakbeen in onze knieën kan bij elke stap die we zetten van de ene structurele toestand naar de andere gaan.

De resultaten, gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano , werpt een nieuw licht op hoe kraakbeen bestand is tegen de veeleisende mechanische omgeving van het gewricht en kan uiteindelijk helpen verklaren waarom kraakbeen afbreekt bij veroudering of artritis.

Dr. Himadri Gupta, van QMUL's School of Engineering and Materials Science, zei:"Pijn en verminderde mobiliteit als gevolg van gewrichtsaandoeningen treft momenteel meer dan 8 miljoen mensen in het VK, de meerderheid van hen is ouder dan 65 jaar. Met de stijgende levensverwachting, begrijpen hoe u gezond ouder worden kunt garanderen, is uiterst belangrijk."

co-auteur, Professor Maarten Ridder, toegevoegd:"De reactie van collageen op fysieke krachten is van cruciaal belang voor de functie van kraakbeen in onze gewrichten en daarom kan het begrijpen van dit gedrag ons helpen nieuwe strategieën te ontwikkelen om degradatie van kraakbeen te voorkomen."

Gewrichtskraakbeen omlijnt het uiteinde van onze botten en helpt onze gewrichten te bewegen met minimale wrijving. Het beschermt ook de botten door de krachten in onze gewrichten te dempen als we lopen, rennen of springen.

Maar bij pijnlijke aandoeningen zoals artrose, het kraakbeen wordt minder veerkrachtig en breekt af, wat leidt tot gewrichtspijn en immobiliteit.

Met behulp van een speciale, intense röntgenstraal van de kleine hoekverstrooiings- en diffractiebundellijn (I22) bij Diamond Light Source, Promovendus Sheetal Inamdar heeft gemeten hoe de collageenfibrillen, die meer dan honderd keer smaller zijn dan een mensenhaar, vervormen en veranderen hun kristalliniteit wanneer kraakbeen herhaaldelijk wordt platgedrukt en mag herstellen met krachten die vergelijkbaar zijn met die veroorzaakt door lopen of rennen.

Men denkt dat de fibrillen fungeren als een beperkend gaas, met een geleiachtig materiaal samengesteld uit proteoglycanen die helpen om kraakbeen veerkrachtig te maken tegen herhaalde compressie.

De onderzoekers ontdekten dat de fibrillen een plotselinge omkeerbare verandering in hun kristallijne ordening vertonen kort nadat het kraakbeen was samengedrukt en dat deze verandering te wijten is aan een interne herschikking van moleculen in de fibril.

Dit voorheen ongeziene gedrag van de collageenvezels veranderde volledig wanneer het weefsel wordt afgebroken, zoals bij artrose.

De onderzoekers proberen nu het effect van repetitieve activiteit en letsel bij ouder wordend kraakbeen te begrijpen, en de gevolgen voor de gezondheid van het kraakbeen, ondersteund door nieuwe financiering van de UK Biotechnology and Biological Research Council.