Υπολογιστική και πειραματική μελέτη της αποδόμησης πολλαπλών δειγμάτων ανθρώπινου αρθρικού χόνδρου

Γκούμα, Σαββίνη; Gkouma, Savvini

dc.contributor.author	Γκούμα, Σαββίνη	el
dc.contributor.author	Gkouma, Savvini	en
dc.date.accessioned	2018-04-23T10:52:40Z
dc.date.available	2018-04-23T10:52:40Z
dc.date.issued	2018-04-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46880
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15332
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αρθρικός χόνδρος	el
dc.subject	Κεφαλή ισχίου	el
dc.subject	Αποδόμηση	el
dc.subject	Κυτταροκίνες	el
dc.subject	Κολλαγενάση	el
dc.subject	IL1-a, IL1-b, TNF-a	en
dc.subject	High throughput	en
dc.subject	Degradation	en
dc.subject	Articular cartilage	el
dc.subject	Femoral head	el
dc.title	Υπολογιστική και πειραματική μελέτη της αποδόμησης πολλαπλών δειγμάτων ανθρώπινου αρθρικού χόνδρου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοιατρική τεχνολογία και εμβιομηχανική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/889a79cd27f1653c233596d2ccc86569e4e1aae5
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-24
heal.abstract	The articular cartilage is an avascular, elastic tissue that is located between the bones participating in joints. This unique tissue can distribute the load that is applied on the human body and facilitate the frictionless movement of the bones. Its repair is difficult, after degeneration has occurred, due to its avascular nature, making the reinstatement of its original mechanical properties almost impossible. The limited use of the joint, as well as the pain the patient experiences when the articular cartilage is damaged, makes the understanding of the degeneration mechanism of crucial importance. This thesis presents the effect of cytokines and drugs on the degeneration of the human articular cartilage, using computational and experimental methods. At first, the computational analysis, labels 78 stimuli as anabolic, catabolic or control, based on the published phosphoproteomic and cytokine release data. The aim of this analysis, is to suggest cytokines that potentially have a significant effect on the regeneration/ deterioration equilibrium during cartilage degeneration. The second part of this thesis examines the effect of the enzymic and catabolic cytokine treatment on the degradation of multiple cartilage samples and presents its experimental quantification. This experimental study exploits the High throughput Degradation Device (HDD), that was developed by I. Panagiotopoulos in the Bioengineering and Systems Biology Lab of the NTUA (Department of Mechanical Engineering), by conducting mechanical indentation tests on cartilage samples, treated with various stimuli, in order to quantify their degradation. The instrument’s precision, the biological error induced by the different mechanical properties of the tested samples and the device’s ability to quantify the effect of different collagenase concentrations is also examined. Finally, this thesis defines an experimental protocol, for studying the effect of the catabolic cytokines (IL1-a, IL1-b and TNF-a) on cartilage samples, harvested from human femoral heads. The described experimental methods can be used for studying the effects of cytokines and drugs on the degeneration and degradation of the articular cartilage.	en
heal.abstract	Ο αρθρικός χόνδρος είναι ένας αναγγειακός, ελαστικός ιστός που συναντάται μεταξύ των οστών που συμμετέχουν στις αρθρώσεις. Οι μοναδικές του ιδιότητες επιτρέπουν την κατανομή των φορτίων που δέχεται το ανθρώπινο σώμα και καθιστούν δυνατή την χωρίς τριβή κίνηση των οστών. Η αναγγειακή φύση του, δυσχεραίνει την αναδόμησή του σε περίπτωση εκφυλισμού του, καθιστώντας την επαναφορά των αρχικών μηχανικών του ιδιοτήτων σχεδόν αδύνατη. Ο πόνος για τον ασθενή και η περιορισμένη λειτουργία της άρθρωσης, που συνεπάγεται η απώλεια των μηχανικών ιδιοτήτων του αρθρικού χόνδρου, καθιστούν αναγκαία την πλήρη κατανόηση του μηχανισμού μέσω του οποίου ο υγιής ιστός εκφυλίζεται. Η παρούσα διπλωματική παρουσιάζει υπολογιστικές και πειραματικές μεθόδους για την μελέτη της επίδρασης κυτταροκινών και φαρμάκων στην αποδόμηση του ανθρώπινου χόνδρου. Το πρώτο μέρος παρουσιάζει υπολογιστική κατηγοριοποίηση 78 διεγερτών ως αναβολικών, καταβολικών ή ουδέτερων με βάση τα δημοσιευμένα δεδομένα πρωτεομικής που παρουσιάζουν την επίδραση των κυτταροκίνων στην έκκριση πρωτεϊνών και στην απόκριση φωσφορυλίωσης συγκεκριμένων κινασών. Η μελέτη αυτή έχει ως στόχο να προτείνει κυτταροκίνες που δυνητικά έχουν σημαντική επίδραση στην ισορροπία σύνθεσης/αποδόμησης κατά τον εκφυλισμό του χόνδρου. Το δεύτερο μέρος της εργασίας παρουσιάζει την πειραματική ποσοτικοποίηση της επίδρασης ενζύμων και καταβολικών κυτταροκίνων στην αποδόμηση πολλαπλών δειγμάτων χόνδρου. Η πειραματική μελέτη αυτή εκμεταλλεύεται την ιδιοσυσκευή μέτρησης πολλαπλών δειγμάτων (HDD) που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Εμβιομηχανικής & Συστημικής Βιολογίας (Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών) του Ε.Μ.Π. από τον Η. Παναγιωτόπουλο, με σκοπό την ποσοτικοποίηση της αποδόμησης δειγμάτων αρθρικού χόνδρου, ασκώντας μηχανικές δοκιμές συμπίεσης υπό την επίδραση διαφορετικών διεγερτών (stimuli). Μελετάται η ακρίβεια μέτρησης του οργάνου, ο βιολογικός θόρυβος λόγω των διαφορετικών μηχανικών ιδιοτήτων των δειγμάτων χόνδρου, και η ικανότητα του οργάνου να ποσοτικοποιήσει την επίδραση διαφόρων συγκεντρώσεων κολλαγενάσης. Τέλος παρουσιάζεται ένα πειραματικό πρωτόκολλο για την μελέτη της επίδρασης καταβολικών κυτταροκίνων (IL1-a, IL1-b και TNF-a) σε δείγματα ανθρώπινου αρθρικού χόνδρου προερχόμενου από κεφαλές ισχίου. Οι πειραματικές μέθοδοι που αναπτύχθηκαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την μελέτη των επιπτώσεων κυτταροκίνων και φαρμάκων στην αποδόμηση και εκφύλιση χόνδρου.	el
heal.advisorName	Αλεξόπουλος, Λεωνίδας	el
heal.advisorName	Τζεράνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Αλεξόπουλος, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Ματσόπουλος, Γιώργος	el
heal.committeeMemberName	Κουτσούρης, Δημήτριος-Διονύσιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου.Εργαστήριο Εμβιομηχανικής και Συστημικής Βιολογίας (μη θεσμοθετημένο)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	105 σ.
heal.fullTextAvailability	true