A pesquisa da Universidade Estadual do Oregon sobre o tratamento da artrite forneceu o primeiro olhar completo em nível celular sobre o que está acontecendo nas articulações afetadas pela osteoartrite, uma condição debilitante e dispendiosa que afeta milhares e pessoas no mundo.
O estudo, abre as portas para uma melhor compreensão de como intervenções como dieta, medicamentos e exercícios afetam as células de uma articulação, o que é importante porque as células fazem o trabalho de desenvolver, manter e reparar tecidos.
A Pesquisa e um novo tratamento para artrite
A pesquisa realizada por Brian Bay, da OSU College of Engineering, e cientistas do Royal Veterinary College, em Londres, e da University College London, desenvolveu uma sofisticada técnica de varredura para visualizar as articulações "carregadas" de camundongos artríticos e saudáveis ​​- meios carregados sob pressão, como um tornozelo, joelho ou cotovelo seria ao correr, andar, jogar, etc.
"As técnicas de imagem para quantificar alterações nas articulações artríticas foram restringidas por vários fatores", disse Bay, professor de engenharia mecânica. "Restrições no tamanho da amostra e no tempo de escaneamento são dois deles, e o nível de radiação usado em algumas das técnicas acaba danificando ou destruindo as amostras que estão sendo escaneadas. A resolução em nanoescala de juntas intactas e carregadas foi considerada inatingível".
A equipe de pesquisadores desenvolveram uma maneira de realizar imagens em nanoescala de ossos completos e articulações sob controle precisamente controlado cargas.
Para fazer isso, eles tiveram que melhorar a resolução sem comprometer o campo de visão; reduzir a exposição total à radiação para preservar a mecânica dos tecidos; e impedir o movimento durante a digitalização.
"Com a tomografia por raios X de síncrotron de feixe rosa de baixa dose e a carga mecânica com precisão nanométrica, podemos medir simultaneamente a organização estrutural e a resposta funcional dos tecidos. Isso significa que podemos observar as articulações das camadas de tecido até o nível celular, com um grande campo de visão e alta resolução, sem precisar cortar amostras", afirmou Bay.
Duas características do estudo o tornam particularmente útil no avanço do estudo da osteoartrite, disse ele.
"O uso de ossos e articulações intactos significa que todos os aspectos funcionais da camada complexa de tecidos são preservados. E o tamanho pequeno dos ossos do rato leva à geração de imagens na escala das células que desenvolvem, mantêm e reparam os tecidos", afirmou Bay..
A osteoartrite, a degeneração das articulações, afeta 50 milhões de adultos, as mulheres são afetadas a uma taxa de quase 25%, enquanto 18% dos homens sofrem de osteoartrite.
"A osteoartrite afetará a maioria de nós durante toda a vida, muitas a ponto de uma articulação do joelho ou do quadril exigir a substituição por uma cirurgia cara e difícil depois de anos de incapacidade e dor. Os danos nas superfícies da cartilagem estão associados à falha da articulação, mas esse dano só se torna óbvio muito tarde no processo da doença, e a cartilagem é apenas a camada mais externa de um conjunto complexo de tecidos que se encontra profundamente abaixo da superfície", disse Bay.
Imagens de juntas inteiras de camundongos no estudo de imagens de artrite. Crédito: Universidade Estadual do Oregon.
Essas camadas profundas de tecidos são onde ocorrem mudanças precoces à medida que a osteoartrite se desenvolve, disse ele, mas sua função biomecânica básica e o significado das mudanças não são bem compreendidos.
"Isso dificultou muito o conhecimento do processo básico da doença e a avaliação de possíveis terapias para interromper o longo e desconfortável caminho da substituição articular", afirmou Bay.
Bay demonstrou pela primeira vez a técnica de medição de deformação de tecido há 20 anos e está crescendo em destaque à medida que a imagem melhora. Trabalhos relacionados estão sendo realizados para discos intervertebrais e outros tecidos com altas taxas de degeneração.
"Este estudo conecta pela primeira vez medidas da mecânica dos tecidos e a disposição dos próprios tecidos no nível celular. Este é um avanço significativo no tratamento da artrite, já que os métodos para interromper o processo de osteoartrite provavelmente envolverão o controle da atividade celular. É um avanço ao vincular o problema clínico da falha articular aos mecanismos biológicos mais básicos envolvidos na manutenção da saúde das articulações", concluiu Bay.
O estudo completo foi publicado na revista Nature Biomedical Engineering.
* "In situ characterization of nanoscale strains in loaded whole joints via synchrotron X-ray tomography" – 2019.
Autores: Kamel Madi, Katherine A. Staines, Brian K. Bay, Behzad Javaheri, Hua Geng, Andrew J. Bodey, Sarah Cartmell, Andrew A. Pitsillides, Peter D. Lee – 10.1038/s41551-019-0477-1