Исследования доктора Субраманьяна развивались на протяжении многих лет, начиная с этапа исследования в пробирке, заканчивая исследованием колена трупа коровы, тестированием на кроликах, а теперь и исследованием колена лошади в сотрудничестве с моделью лошадей Университета штата Колорадо (CSU).
Хрящ, который служит подушкой между костями колена, представляет собой богатую белками матрицу с очень небольшим количеством клеток. У него нет кровеносных сосудов, поэтому он не может отрастить себя. Хирурги-ортопеды пытаются компенсировать это с помощью техники, которая сверлит соседнюю кость, создавая микротрещины для производства крови, богатой стволовыми клетками.
Некоторые из образующихся мезенхимальных клеток преобразуются в клетки другого типа, хондроциты, которые необходимы для восстановления коллагена. Но некоторые вместо этого превращаются в фибробласты и создают гораздо менее прочную форму коллагена.
Результатом является более слабое соединение и потенциальная возможность будущей неудачи там, где произошла травма или хирургическое вмешательство. Доктор Субраманьян изучает недорогой метод, который использует непрерывную низкоинтенсивную ультразвуковую терапию (cLIUS) для восстановления качественного послеоперационного хряща в суставах, таких как колено или плечо.
В рамках текущего четырехлетнего непрерывного гранта ультразвук будет использоваться после операций на лошадях в CSU. Продвигающиеся исследования приближают нас к тому времени, когда поврежденное колено будет подвергнуто магнитно-резонансной томографии, а затем компьютер подскажет хирургу, где и как лучше применить послеоперационное ультразвуковое исследование, чтобы в результате хрящевой рост имел характеристики, очень близкие к исходному материалу.
«Мы продемонстрировали доказательство концепции на модели кролика, и в настоящее время мы работаем над тем, чтобы перенести результаты на более крупную модель животного, модель лошади, у которой характеристики суставов близки к человеческим», — говорит доктор Субраманьян.
В ближайших исследованиях планируется проведение операций на овцах с тестированием режима ультразвука для устранения дефектов у овец. Они также помогут оценить восстановление с использованием биомеханических и иммунологических методов.
«Воспаление во время фазы восстановления и регенерации играет решающую роль в модуляции результатов восстановления», — говорит доктор Субрамайан.
По словам доктора Субраманьяна, после первого одобрения Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Американской ассоциации лабораторных животных, более ранние исследования на кроликах показали, что ультразвук способствует интеграции вновь выращенной ткани с окружающей родной тканью. Это стало еще одним доказательством концепции поэтапной исследовательской парадигмы, используемой для продвижения таких технологий, как ультразвук, к использованию человеком.
Результаты также показали, что ультразвук может стимулировать восстановление в начальной провоспалительной среде суставов, которая сразу после операции или травмы. Таким образом, методы лечения должны способствовать заживлению и восстановлению, а также смягчать катаболические эффекты присутствующих цитокинов. Эта работа показала, что непрерывный ультразвук низкой интенсивности при использовании в благоприятном режиме способствует восстановлению и регенерации в условиях воспаления.