Raman spektroskopisinin osteoartritli kıkırdak dokuların karakterizasyonu için potansiyelinin incelenmesi

Osteoartrit (OA) öncelikle kalça, diz ve omurga gibi ağırlık taşıyan eklemleri etkiler. Sağlıklı bireylerde kıkırdak kalınlığı 1 ila 10 mm arasında değişir, ancak OA bu kalınlığın azalmasına neden olur ve genellikle ileri aşamalarda tamamen kıkırdak kaybına yol açar. Sağlıklı kıkırdak su, tip 2 kolajen ve proteoglikanlardan oluşur. Erken OA evrelerinde incelmiş kolajen ağları, zayıflamış üçlü sarmal yapılar, değişmiş proteoglikanlar ve su içeriğinde %10'a varan bir artış görülür. Kıkırdağın kendi kendini onarma yeteneği sınırlıdır. OA her yaştan insanı etkileyebilirken, yaşlılarda daha yaygındır. Geçici rahatlama seçenekleri mevcut olsa da kesin bir tedavisi yoktur. Kıkırdak bileşimindeki küçük değişiklikler nedeniyle erken OA teşhisi zordur. MR ve artroskopi yaygın olarak kullanılsa da, erken teşhis için kesinlikten yoksundurlar. Bu nedenle, daha iyi tanı araçlarına ihtiyaç vardır. Tahribatsız bir teknik olan Raman spektroskopisi, kıkırdakta OA ile ilişkili bileşimsel değişiklikleri tespit etmek için umut vaat etmektedir. Bu çalışmada, çeşitli OA evrelerine sahip sekiz donörden alınan on altı insan kıkırdak örneği Raman spektroskopisi kullanılarak analiz edilmiştir. Her kıkırdak örneği ikiye bölünmüştür: biri Raman spektroskopisi için, diğeri uzmanlar tarafından histopatolojik skorlama için kullanılmıştır. Çalışmada, Raman parametrelerini histopatolojik skorlarla ilişkilendirmek için tek yönlü ANOVA, doğrusal regresyon ve çoklu doğrusal regresyon kullanılmıştır. Sonuçlar, kıkırdak bölgeleri arasında hidroksiprolin/prolin oranında önemli farklılıklar olduğunu göstermiştir. Raman pik parametreleri I1245/I1270 ve I1003/Prolin kombinasyonu histolojik skorlardaki varyansın %84,9'unu açıklamıştır. Dolayısıyla, Raman spektroskopisi tahribatsız OA evresi tahmini için potansiyel göstermektedir.

Osteoarthritis (OA) primarily affects weight-bearing joints like the hips, knees, and spine. In healthy individuals, cartilage thickness ranges from 1 to 10 mm, but OA causes this thickness to diminish, often leading to complete cartilage loss in advanced stages. Healthy cartilage is made up of water, type 2 collagen, and proteoglycans. Early OA stages see thinning collagen networks, weakened triple helix structures, altered proteoglycans, and an increase in water content, up to 10%. The cartilage's ability to self-repair is limited. While OA can affect people of any age, it is more prevalent in the elderly. There is no definitive cure, though temporary relief options exist. Early OA diagnosis is challenging due to subtle changes in cartilage composition. While MRI and arthroscopy are commonly used, they lack precision for early detection. Thus, there is a need for better diagnostic tools. Raman spectroscopy, a non-destructive technique, holds promise for detecting compositional changes in cartilage related to OA. In this study, sixteen human cartilage samples from eight donors with various OA stages were analyzed using Raman spectroscopy. Each sample was split into two: one for Raman spectroscopy and the other for histopathological scoring by experts. The study used one-way ANOVA, linear regression, and multiple linear regression to correlate Raman parameters with histopathological scores. Results showed significant differences in the hydroxyproline to proline ratio among cartilage regions. The combination of Raman peak parameters I1245/I1270 and I1003/Proline explained 84.9% of the variance in histological scores. Thus, Raman spectroscopy shows potential for non-destructive OA stage prediction.