Iranian Journal of Forensic Medicine

fa اندازه گیری خواص مکانیکی مغز موش با استفاده از تست کشش Characterizing the Mechanical Properties of Rat Brain Tissue in Tension مقاله پژوهشی Research Article زمینه و هدف: محاسبه خواص مکانیکی بافت مغز به منظور داشتن درک کامل و جامع از تغییرات ایجادی در آن، میتواند بسیار سودمند و کاربردی باشد. بافت مغز در زمره بافتهای خیلی نرم قرار میگیرد که نمیتواند بار زیادی را تحمل کند. خواص مکانیکی این بافت میتواند در شرایط خاصی از بیماری تغییر یابد. پلاسمودیوم فالسیپاروم (Plasmodium falciparumیکی از انواع انگلهای کشنده مالاریا است که میتواند با تغییر در خواص مکانیکی گلبول قرمز خون، منجر به این تغییر شود. تغییر خواص در بافت مغز در پلاسمودیوم فالسیپاروم، مالاریای مغزی نامیده میشود که با گیرکردن گلبولهای قرمز آلوده در مغز ایجاد میشود. گیر کردن گلبولهای قرمز آلوده که نسبت به گلبولهای قرمز سالم بسیار سختتر شدهاند، میتواند منجر به کما در بیمار و در نهایت مرگ آن شود. بنابراین میتوان با محاسبه و بررسی روند تغییرات خواص مکانیکی در بافت مغز آلوده به انگل پلاسمودیوم فالسیپاروم نکاتی را درباره آن آشکار کرد. اما به دلیل محدودیتهای موجود در بررسی این بیماری در پلاسمودیوم فالسیپاروم، مدل حیوانی آن یعنی پلاسمودیوم برگهای نوع آنکا (Plasmodium berghei–ANKA) میتواند مورد استفاده قرار بگیرد که در ایجاد مالاریای مغزی با انگل پلاسمودیوم فالسیپاروم شباهت های بسیاری دارد.روشها: در مطالعه حاضر پس از آلوده کردن هفت موش به انگل پلاسمودیوم برگه ای نوع آنکا، بافت مغز آنها جدا شده و برای بررسی خواص مکانیکی در دستگاه تست کشش قرار گرفت. نمودار تنش-کرنش برای هر نمونه استخراج گردید و از ناحیه الاستیک خطی هر نمودار میزان دقیق سختی (مدول الاستیک) برای هر نمونه به دست آمد. در این جا منظور از تنش و کرنش به ترتیب حاصل نیروی اعمالی به نمونه بر مساحت آن، و میزان تغییر طول نمونه نسبت به طول اولیه آن می باشد. همچنین منظور از مدول الاستیک حاصل تقسیم تنش بر کرنش در ناحیه خطی نمودار تنش-کرنش می باشد.یافتهها: نتایج نشان داد که با افزایش میزان رشد انگل در خون موش از 5/1% به ٦%، میزان سختی مغز ٤٤/٣ برابر گردید. در حالی که همین مقایسه بین میزان انگل در خون ٥/٥% با ٦%، حکایت از افزایش ٧٨/١ برابری داشت. اما مقایسه بین نمونه مغزهای کنترل و مغز آلوده با میزان انگل ٦%، نشان از افزایش ٠٧/٤% مدول یانگ مغز داشت. نتیجهگیری: نتیجهای که از تلاش حاضر میتوان گرفت این است که با رشد میزان انگل در خون، سختی مغز با رابطهای کاملا مستقیم افزایش مییابد. انتظار این است که عامل اصلی این سختی در مغزهای آلوده به پلاسمودیوم برگهای نوع آنکا، سخت شدن گلبولهای قرمز و گیرکردن آنها در عروق مغزی باشد. Background: Characterizing the mechanical properties of brain tissue is deemed important for developing a comprehensive knowledge of the mechanisms underlying brain diseases. Mechanical properties of very soft tissues, such as brain until recently have been attracted the attention of researchers because these tissues do not tolerate mechanical loads. The mechanical properties of brain tissue, however, can change in some disease. Plasmodium falciparum (P. falciparum) is one of the hazardous types of malaria that can alter the brain tissue properties by parasitized red blood cell (PRBC). The most severe and challenging complication of P.falciparum infection is cerebral malaria (CM). CM is a clinically complex syndrome and during the CM, PRBCs sequestered in cerebral microvasculature and cause coma and eventually patient will die of it. Therefore it seems noticeable to investigate on variation of mechanical properties of brain tissue after infection. Methods: The mixed gray and white matter samples are excised from seven rats which were infected by Plasmodium berghei-ANKA (PbA) strain and two rats as the control group. Then each removed brain tissue is carried out on uniaxial tensile apparatus and the stress-strain diagram for each brain tissue is obtained. Findings: The results are shown that with increasing the level of parasitemia from 1.5% to 6%, the elastic modulus of brain tissue is increased about 3.44 times. The comparison between the 5.5% and 6% level of parasitemia is indicated 1.87 times increasing in elastic modulus. The comparison between the control group (0%) and 6% of parasitemia is depicted more than 4.07 times increasing in brain tissue stiffness. Conclusion: It can be concluded that, brain’s rigidity is resulted from stiff PRBCs which were sequestered in brain’s microvasculature. This suggests sequestration of the stiffened and less deformable parasitized red blood cells in the brain microvasculature. Malaria, Plasmodium Berghei–ANKA, Brain Tissue, Mechanical Properties, Elastic Modulus 221 226 http://sjfm.ir/browse.php?a_code=A-10-342-32&slc_lang=fa&sid=1 Alireza Karimi علیرضا کریمی mnavid@iust.ac.ir 110031947532846001800 110031947532846001800 Yes Science and Technology University of Iran دانشگاه علم و صنعت ایران Ahmad Shojaei احمد شجاعی 110031947532846001801 110031947532846001801 No Baghiatallah University of Medical Sciences دانشگاه علوم پزشکی بقیه اله Mehdi Navidbakhsh مهدی نویدبخش 110031947532846001802 110031947532846001802 No Science & Technology University of Iran دانشکده مکانیک دانشگاه علم و صنعت Borhan Beigzadeh برهان بیگ زاده 110031947532846001803 110031947532846001803 No Science & Technology University of Iran دانشکده مکانیک دانشگاه علم و صنعت Shahab Faghihi شهاب فقیهی 110031947532846001804 110031947532846001804 No National Institute of Genetic Engineering & Biotechnology پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری