ヒト骨および周囲の組織におけるカロテノイド抗酸化物質の光学的検出

カロテノイドは、抗酸化および光学ろ過機能に基づいて、健康と疾患のヒト組織の状態に重要な役割を果たすことが知られています。この研究では、カロテノイドがヒトの骨に存在し、脂肪組織が有意および個別に可変的な濃度の両方で存在することを示しています。分子特異的ラマン分光法と高性能液体クロマトグラフィーを伴う生検組織サンプルの測定により、ヒト皮膚に存在することが知られているすべてのカロテノイドもヒト骨に存在することが明らかになりました。これには、すべてのカロテン、リコピン、β-クリプトキサンチン、ルテイン、ゼアキサンチンが含まれます。骨の複合カロテノイドレベルの測定に適した非接触光学方法としての定量的反射イメージングを提案し、総膝関節形成術などの開いた手術中に露出した周囲の組織、および概念実証として、生成骨骨サンプルのカロテノイド測定を実証します。これにより、皮膚の内部組織カロテノイドレベルと皮膚のレベルとの間に潜在的な相関関係を確立し、すでに既存の光学皮膚カロテノイドテストを骨カロテノイド状態の代理マーカーとして使用する可能性があります。

Carotenoids are known to play an important role in health and disease state of living human tissue based on their antioxidant and optical filtering functions. In this study, we show that carotenoids exist in human bone and surrounding fatty tissue both in significant and individually variable concentrations. Measurements of biopsied tissue samples with molecule-specific Raman spectroscopy and high-performance liquid chromatography reveal that all carotenoids that are known to exist in human skin are also present in human bone. This includes all carotenes, lycopene, β-cryptoxanthin, lutein, and zeaxanthin. We propose quantitative reflection imaging as a noncontact optical method suitable for the measurement of composite carotenoid levels in bone and surrounding tissue exposed during open surgeries such as total knee arthroplasty, and as a proof of concept, demonstrate carotenoid measurements in biopsied bone samples. This will allow one to establish potential correlations between internal tissue carotenoid levels and levels in skin and to potentially use already existing optical skin carotenoid tests as surrogate marker for bone carotenoid status.