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Ser Executado ou saltar podem agravar dano da cartilagem, coordenadores do MIT encontram

A Osteodistrofia, que afecta pelo menos 20 por cento dos adultos nos Estados Unidos, conduz à deterioração da cartilagem, o tecido elástico que impede que os ossos friccionem junto. Estudando as propriedades moleculars da cartilagem, os coordenadores do MIT têm descoberto agora como as fases as mais adiantadas da artrite fazem o tecido mais suscetível a dano das actividades físicas tais como ser executado ou saltar.

Os resultados podiam ajudar pesquisadores a desenvolver testes para diagnosticar a artrite mais cedo nos pacientes no risco elevado para a doença e para guiar igualmente coordenadores em projetar a cartilagem da substituição. Os resultados igualmente sugerem que os atletas que sofrem lesões de joelho traumáticos, tais como um ligamento cruciate anterior rasgado (ACL) - que lhes dá uma possibilidade maior da artrite se tornando mais tarde na vida - sejam cautelosos ao retornar a seu esporte depois da cirurgia.

“É um sinal claro ser cuidadoso da parte traseira indo do direito para fora,” diz Alan Grodzinsky, um professor do MIT da engenharia biológica, elétrica e mecânica e autor superior de um papel que descreve os resultados em uma introdução recente do Jornal Biofísico. “Mesmo que seu joelho pode ser estabilizado, há a possibilidade que a deformação da cartilagem em uma taxa de carregamento alta ainda está indo a pôr em risco.”

A Cartilagem é embalada com os complexos do proteína-açúcar conhecidos como aggrecans, cada um fez de aproximadamente 100 moléculas altamente carregados chamadas glycosaminoglycans (Mordaças). Aquelas moléculas protegem junções absorvendo a água e fazendo com que o tecido endureça-se enquanto a pressão é aplicada.

“A cartilagem é uma esponja dura, enchida com o líquido, e como nós o comprimimos, o líquido tem que passar através destas correntes fechadas da MORDAÇA,” Grodzinsky diz. “As correntes da MORDAÇA fornecem a resistência ao fluxo, assim que a água não pode sair de nossa cartilagem imediatamente quando nós a comprimimos. Essa pressurização no nanoscale aumenta a rigidez de nossa cartilagem às actividades da alto-carga-taxa.”

A equipe do MIT exps para investigar como a estrutura molecular da MORDAÇA gera esta que se endurece sobre tal vasta gama de actividade - de não sentar e de fazer nada a ser executado ou do salto na alta velocidade. Para fazer este, desenvolveram um tipo novo, altamente sensível de microscopia atômica da força (AFM), permitindo que meçam como aggrecan reage no nanoscale às taxas de carregamento muito altas (as velocidades em que as forças são aplicadas).

O AFM Convencional, que gera imagens de alta resolução “sentindo” a superfície de uma amostra com uma ponta minúscula da ponta de prova, pode igualmente ser usado para sujeitar amostras à carga cíclica para medir suas propriedades nanomechanical. Mas o AFM convencional pode aplicar-se somente até aproximadamente 300 hertz (por segundo dos ciclos). Hadi Tavakoli Nia, autor principal do papel, e Iman Soltani Bozchalooi, ambos os alunos diplomados na engenharia mecânica, desenvolveram um sistema alterado que pudesse aplicar umas freqüências muito mais altas - até 10 quilohertz, freqüências relevantes à carga do impacto das junções.

“Uma esponja muito flexível”

Usando este sistema, os pesquisadores compararam a cartilagem normal e a cartilagem tratadas com uma enzima que destruísse correntes da MORDAÇA, imitando as fases iniciais da osteodistrofia. Nisto a fase adiantada, o colagénio, que dá a cartilagem sua estrutura, é geralmente ainda intacto.

Os pesquisadores encontraram que quando expor às taxas de carregamento muito altas - similares ao que seriam vistas durante ser executado ou saltar - a cartilagem normal podia absorver o líquido e se endurecer normalmente. Contudo, no tecido Mordaça-esgotado, o líquido escapou para fora ràpida.

“Que é o que põe o colagénio no problema, porque agora esta se transforma uma esponja muito flexível, e se você a carrega em umas taxas mais altas a rede do colagénio pode ser danificado,” Grodzinsky diz. “Nesse ponto você começa uma série irreversível de actividades que podem conduzir a dano ao colagénio e eventualmente à osteodistrofia.”

Não há actualmente nenhuma boa maneira de diagnosticar a artrite durante aquelas fases iniciais, que são geralmente painfree. Muitos pesquisadores estão trabalhando para melhorar mais a ressonância magnética (MRI) para testar para a perda de aggrecan, quando outro procurarem o sangue ou os marcadores da urina. Se tal teste existiu, seria especialmente útil para monitorar os pacientes que experimentaram uma lesão de joelho aguda. Calcula-se que pelo menos 12 por cento de todos os casos originados com um ferimento comum traumático, Grodzinsky da osteodistrofia diz.

Os Pesquisadores no laboratório de Grodzinsky estão trabalhando agora para identificar as drogas possíveis que puderam parar a perda de aggrecan, assim como estão projectando os andaimes do tecido que poderiam ser implantados nos pacientes que precisam a cirurgia da cartilagem-substituição. O sistema novo do AFM deve ser útil para testar estes andaimes, para considerar se as pilhas crescidas no andaime podem produzir o tecido necessário que se endurece em taxas de carregamento altas.

“Estes dois aspectos são realmente importantes: impedindo a degradação da cartilagem após ferimento e, se a cartilagem é danificada já além de sua capacidade para ser reparado, substituindo a,” Grodzinsky diz.

Source: Massachusetts Institute of Technology