Теоретическая модель для перестройки кости: основные вычислительные элементы костных многоклеточных блоков

Автор: Нутини А.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 4 (74) т.20, 2016 года.

Бесплатный доступ

Многие теоретические модели о перестройке кости используют анализ нескольких переменных, включая поверхностную плотность Sv и cосудистую пористость fv. Ранее предложенная модель [8] рассматривала систему из трех уравнений, содержащих именно такие переменные ( Sv и fv ) в математической модели Вольтерры [15] хищник-жертва. Предложенная модель перестройки, следовательно, связывает субпопуляции, включенные в процесс перестройки (остеобласты и остеокласты) в колебательное поведение, которое можно рассматривать с помощью изменения поверхностной плотности системы как полезный индикатор процесса перестройки. Данная статья далее определяет неявный механизм перестройки предложенной теоретической модели, в ней анализируются сигналы, которые руководят костными многоклеточными блоками и направляют их, а также учитываются два основных параметра, требуемых для создания информационной сети в качестве основы для перестройки кости. Две системы определяются функциональным равновесием костного многоклеточного блока в процессе перестройки (rКМБ) и функциональной переменной динамического баланса субпопуляций остеобластов и остеокластов (qКМБ): обе переменные включают форму сигнала, который действует на костный многоклеточный блок и создает соотвествующую форму перестройки кости.

Еще

Перестройка кости, костный многоклеточный блок, теоретическая модель, механизмы связи, поверхностная плотность, сосудистая пористость

Короткий адрес: https://sciup.org/146216217

IDR: 146216217

Список литературы Теоретическая модель для перестройки кости: основные вычислительные элементы костных многоклеточных блоков

  • Baron R., Rawadi G. Targeting the Wnt/beta-catenin pathway to regulate bone formation in the adult skeleton//Endocrinology. -2007. -Vol. 148, № 6. -P. 2635-2643 DOI: 10.1210/en.2007-0270
  • Frost H.M. Dynamics of bone remodelling/Bone biodynamics. Ed. H.M. Frost. -Boston: Little Brown, 1964. -P. 315-333.
  • Henriksen K., Andreassen K.V., Thudium C.S., Gudmann K.N., Moscatelli I., Crüger-Hansen C.E., Schulz A.S., Dziegiel M.H., Richter J., Karsdal M.A., Neutzsky-Wulff A.V. A specific subtype of osteoclasts secretes factors inducing nodule formation by osteoblasts//Bone. -2012. -Vol. 51, № 3. -P. 353-361 DOI: 10.1016/j.bone.2012.06.007
  • Howard G.A., Bottemiller B.L., Turner R.T., Rader J.I., Baylink D.J. Parathyroid hormone stimulates bone formation and resorption in organ culture: evidence for a coupling mechanism//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1981. -Vol. 78. -P. 3204-3208.
  • Ishii M., Egen J.G., Klauschen F., Meier-Schellersheim M., Saeki Y., Vacher J., Proia R.L., Germain R.N. Sphingosine-1-phosphate mobilizes osteoclast precursors and regulates bone homeostasis//Nature. -2009. -Vol. 458, № 7237. -P. 524-528 DOI: 10.1038/nature07713
  • Lotinun S., Kiviranta R., Matsubara T., Alzate J.A., Neff L., Lüth A., Koskivirta I., Kleuser B., Vacher J., Vuorio E., Horne W.C., Baron R. Osteoclast-specific cathepsin K deletion stimulates S1P-dependent bone formation//J. Clin. Invest. -2013. -Vol. 123, № 2. -P. 666-681 DOI: 10.1172/JCI64840
  • Martin T.J., Sims N.A. Osteoclast-derived activity in the coupling of bone formation to resorption//Trends Mol. Medicine. -2005. -Vol. 11, № 2. -P. 76-81 DOI: 10.1016/j.molmed.2004.12.004
  • Nutini A. Theoretical model for bone remodelling//Russian Journal of Biomechanics. -2015. -Vol. 19, № 4. -P. 332-343 DOI: 10.15593/RJBiomech/2015.4.05
  • Pivonka P., Buenzli P.R., Scheiner S., Hellmich C., Dunstan C.R. The influence of bone surface availability in bone remodelling -a mathematical model including coupled geometrical and biomechanical regulations of bone cells//Engineering Structures. -2012. -Vol. 47. -P. 134-147 DOI: 10.1016/j.engstruct.2012.09.006
  • Sims N.A., Gooi J.H. Bone remodeling: multiple cellular interactions required for coupling of bone formation and resorption//Seminars in Cell and Developmental Biology. -2008. -Vol. 19, № 5. -P. 444-451 DOI: 10.1016/j.semcdb.2008.07.016
  • Sims N.A., Martin T.J. Coupling the activites of bone formation and resorption: a multitude of signals within the basic multicellular unit//BoneKEy Reports. -2014. -Vol. 3. -Article number 481. -P. 1-10 DOI: 10.1038/bonekey.2013.215
  • Sims N.A., Martin T.J. Coupling signals between the osteoclast and osteoblast: how are messages transmitted between these temporary visitors to the bone surface?//Front. Endocrinol. -2015. -Vol. 6. -Article 41. -P. 1-5 DOI: 10.3389/fendo.2015.00041
  • Sutton A.L., MacDonald P.N. Vitamin D: more than a "bone-a-fide" hormone//Mol. Endocrinol. -2003. -Vol. 17, № 5. -P. 777-791 DOI: 10.1210/me.2002-0363
  • Sutton A.L., Zhang X., Dowd D.R., Kharode Y.P., Komm B.S., Macdonald P.N. Semaphorin 3B is a 1,25-dihydroxyvitamin D3-induced gene in osteoblasts that promotes osteoclastogenesis and induces osteopenia in mice//Mol. Endocrinol. -2008. -Vol. 22, № 6. -P. 1370-1381 DOI: 10.1210/me.2007-0363
  • Volterra V. Fluctuations in the abundance of a species considered mathematically//Nature. -1926. -Vol. 118. -P. 558-560 DOI: 10.1038/118558a0
  • Worzfeld T., Offermanns S. Semaphorins andplexins as therapeutic targets//Nature Reviews Drug Discovery. -2014. -Vol. 13, № 8. -P. 603-621 DOI: 10.1038/nrd4337
Еще
Статья научная