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Cientistas descobrem mecanismo que torna tendões mais rígidos e fortes

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Fonte

ETH Zurique | Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Data

quarta-feira, 26 maio 2021 06:20

Áreas

Biologia. Biomecânica. Engenharia Biomédica. Ortopedia.

Os tendões conectam os músculos aos ossos. Eles são relativamente finos, mas precisam resistir a forças significativas. Os tendões precisam de certa elasticidade para absorver cargas elevadas, como choques mecânicos, sem ruptura. Em esportes que envolvem corrida e salto, no entanto, os tendões rígidos são uma vantagem porque transmitem as forças que se desenvolvem nos músculos mais diretamente para os ossos. O treinamento adequado ajuda a atingir um enrijecimento ideal dos tendões.

Pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique) e da Universidade de Zurique, trabalhando no Balgrist University Hospital em Zurique, decifraram como as células dos tendões percebem o estresse mecânico e como são capazes de adaptar os tendões às demandas do corpo. Suas descobertas acabam de ser publicadas na revista científica Nature Biomedical Engineering.

No centro do mecanismo recém-descoberto está um sensor de força molecular nas células do tendão que consiste em uma proteína de canal iônico. Este sensor detecta quando as fibras de colágeno, que constituem os tendões, se deslocam longitudinalmente. Se ocorrer um movimento de cisalhamento tão forte, o sensor permite que os íons de cálcio fluam para as células do tendão. Isso promove a produção de certas enzimas que unem as fibras de colágeno. Como resultado, os tendões perdem elasticidade e se tornam mais rígidos e fortes.

Variante do gene reage exageradamente

Curiosamente, a proteína do canal iônico responsável por isso ocorre em diferentes variantes genéticas em humanos. Alguns anos atrás, outros cientistas descobriram que uma determinada variante chamada E756del está agrupada em indivíduos de ascendência da África Ocidental. Naquela época, a importância dessa proteína para a rigidez do tendão ainda não era conhecida. Um terço dos indivíduos de ascendência africana carregam essa variante do gene, embora ela seja rara em outras populações. Essa variante do gene protege seus portadores de casos graves da malária, doença tropical. Os cientistas presumem que a variante conseguiu prevalecer nessa população por causa dessa vantagem.

Pesquisadores liderados pelo Dr. Jess Snedeker, professor de Biomecânica do ETH Zurique e da Universidade de Zurique, mostraram que camundongos portadores dessa variante do gene têm tendões mais rígidos. Eles acreditam que os tendões “saltam” em sua resposta adaptativa ao exercício devido a esta variante.

Grande vantagem de desempenho

Isso também tem efeitos diretos na capacidade das pessoas de pular, como os cientistas mostraram em um estudo com 65 voluntários afro-americanos. Dos participantes, 22 carregavam a variante E756del do gene, enquanto os 43 restantes não. Para levar em conta vários fatores que influenciam a capacidade de uma pessoa de pular (incluindo físico, treinamento e condicionamento físico geral), os pesquisadores compararam o desempenho durante um salto lento e um salto rápido. Os tendões desempenham apenas um papel menor durante as manobras de salto lento, mas são particularmente importantes durante os saltos rápidos. Com o desenho do estudo, os cientistas puderam isolar o efeito da variante do gene no desempenho de salto.

Isso mostrou que os portadores da variante E756del tiveram um desempenho 13% melhor, em média. “É fascinante que uma variante do gene, que é selecionada positivamente devido a um efeito antimalárico, ao mesmo tempo esteja associada a melhores habilidades atléticas. Certamente não esperávamos encontrar isso quando iniciamos o projeto ”, disse Fabian Passini, doutorando no grupo do professor Snedeker e primeiro autor do estudo. Pode ser que essa variante do gene explique em parte por que atletas vindos de países com alta frequência de E756del se destacam em competições esportivas de classe mundial, incluindo corrida, salto em distância e basquete. Até o momento, não houve investigação científica sobre se essa variante do gene está sobrerepresentada entre os atletas de elite. No entanto, tal estudo seria de interesse científico, ressaltou Fabian Passini.

As descobertas sobre o sensor de força e o mecanismo pelo qual os tendões podem se adaptar às demandas físicas também são importantes para a fisioterapia. “Agora entendemos melhor como funcionam os tendões. Isso também deve nos ajudar a tratar melhor as lesões do tendão no futuro ”, disse o Dr. Jess Snedeker. Em médio prazo, também pode ser possível desenvolver medicamentos que se encaixem no sensor de força do tendão recém-descoberto. Isso poderia um dia ajudar a curar tendinopatias e outras doenças do tecido conjuntivo.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do ETH Zurique (em inglês).

Fonte: Fabio Bergamin, ETH Zurique. Imagem: Getty Images.

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