Por que os cientistas estão massageando ratos com robôs?
Um novo estudo descobriu que a mecanoterapia administrada por robô diminuiu os danos musculares e aumentou o reparo muscular em camundongos com uma lesão muscular esquelética severa na perna.
- Os cientistas também descobriram que a mecanoterapia causou uma redução em certos glóbulos brancos responsáveis pela inflamação.
- Em seguida, os cientistas precisarão confirmar se a mecanoterapia tem os mesmos efeitos em humanos com lesão muscular esquelética grave e se pode ser usada clinicamente.
O músculo esquelético permite que o corpo se mova e mantenha a postura . Lesões diretas - por exemplo, trauma - podem prejudicar os movimentos e a qualidade de vida de uma pessoa.
As pessoas vêm usando massagens e outras mecanoterapias há milhares de anos para aliviar os músculos doloridos e lesionados. No entanto, a ciência por trás dos efeitos da massagem não foi examinada em detalhes.
“Muitas pessoas têm tentado estudar os efeitos benéficos da massagem e de outras mecanoterapias no corpo, mas até agora isso não tinha sido feito de forma sistemática e reproduzível”, explica o autor principal do estudo atual, Dr. Bo Ri Seo, Ph.D.
“Nosso trabalho mostra uma conexão muito clara entre a estimulação mecânica e a função imunológica”, continua ele.
Como grande parte do corpo humano, o músculo esquelético pode se reparar . O processo envolve três etapas:
- destruição e inflamação : 1–3 dias
- reparo: 3-4 semanas
- remodelação: 3-6 meses
Quando ocorre lesão muscular, as fibras musculares se rompem e morrem. Os glóbulos brancos invadem o local da lesão, removendo as células musculares mortas e ativando células que ajudam a montar uma resposta imunológica. Isso inclui a liberação de fatores de crescimento, citocinas e quimiocinas.
Durante a fase de reparo, as células satélite, ou células precursoras do músculo, crescem e se diferenciam em células musculares. Em seguida, eles substituem as células danificadas na fibra muscular e o tecido cicatricial se forma.
Na fase de remodelação, as fibras musculares amadurecem e o tecido cicatricial se contrai. No entanto, lesões extensas podem causar formação de tecido cicatricial denso, impedindo o reparo muscular e resultando na recuperação incompleta da função muscular.
Necessidade de tratamento não atendida
Apesar de suas complicações, o tratamento cirúrgico continua sendo o padrão atual de cuidado para lesões musculares graves.
Reconhecendo a necessidade de um tratamento não invasivo eficaz para lesões musculares esqueléticas graves, pesquisadores da Universidade de Harvard em Cambridge, MA, conduziram um estudo investigando o uso da mecanoterapia como um tratamento potencial.
Suas descobertas aparecem na revista Science Translational Medicine .
O Dr. Seo, que é pós-doutorado no Wyss Institute em Harvard, explicou ao Medical News Today :
“Nosso estudo anterior mostrou os impactos benéficos da carga compressiva para a regeneração do músculo esquelético. Com base na descoberta, queríamos desenvolver um protocolo ideal validado [cientificamente] para mecanoterapia e compreender os mecanismos associados aos impactos terapêuticos. ”
Os pesquisadores desenvolveram um dispositivo robótico externo para fornecer uma pressão precisa, controlada e mensurável ao músculo da perna em camundongos. Os cientistas também usaram o ultrassom para medir a resposta do tecido ao estresse aplicado.
Um a 14 dias após a lesão, os cientistas deram aos ratos do grupo de tratamento mecanoterapia com pressão correspondente a tensões musculares de 10, 20 ou 40% por 5 minutos a cada 10-12 horas. Os cientistas não trataram ratos do grupo de controle.
Resultados funcionais aprimorados
Em comparação com os ratos de controle, os ratos do grupo de tratamento demonstraram uma redução significativa nos danos às fibras musculares e cicatrizes. Os autores também observam o aumento do diâmetro das fibras musculares, que é um indicador de reparo e recuperação da força.
Uma vez que as melhorias no reparo muscular foram semelhantes nos grupos de 10, 20 e 40%, o estudo continuou usando a configuração de pressão de tensão muscular de 20% para os experimentos restantes.
Para descobrir como a mecanoterapia promoveu o reparo muscular, os pesquisadores também mediram os níveis de fatores inflamatórios - citocinas e quimiocinas - ao longo do tempo.
O estudo identificou que a mecanoterapia reduziu os níveis de uma citocina responsável pelo movimento dos neutrófilos em mais da metade no dia 3. Os neutrófilos ajudam a limpar as células danificadas e se comunicar com outras células para promover o reparo e a resposta imunológica. Os neutrófilos também desempenham um papel na inflamação.
Para entender por que neutrófilos e citocinas estavam saindo do músculo, os pesquisadores injetaram um composto fluorescente no músculo. Eles observaram que a mecanoterapia estava causando diretamente esse êxodo do músculo.
Em seguida, os cientistas cultivaram células-satélite - que são essencialmente células-tronco musculares - com fatores que os neutrófilos secretam. Eles queriam avaliar seus efeitos no reparo muscular.
Os autores do estudo descobriram que os fatores secretados por neutrófilos inicialmente promovem o reparo, mas quando estão presentes por mais tempo, eles prejudicam a produção de fibras musculares.
Depois de analisar as fibras musculares produzidas nos dois grupos após 14 dias, os pesquisadores descobriram que as células musculares das pernas tratadas com mecanoterapia continham mais fibras do tipo IIX.
As fibras do tipo IIX têm um diâmetro maior e podem produzir força aumentada, consistente com os resultados que os pesquisadores viram nos ratos que receberam mecanoterapia.
No experimento final, os cientistas usaram um tratamento com anticorpos para remover os neutrófilos dos camundongos durante os primeiros 3 dias após a lesão. Eles descobriram que os músculos dos ratos tratados se recuperaram mais rapidamente.
Eles descobriram que tanto a mecanoterapia quanto o tratamento com anticorpos reduziram significativamente os danos musculares e o desenvolvimento de fibras musculares maiores.
O Dr. Bert Mandelbaum , que não esteve envolvido no estudo, também falou com a MNT . O Dr. Mandelbaum é um cirurgião ortopédico do Cedars-Sinai Kerlan-Jobe Institute e codiretor do Cedars-Sinai Regenerative Orthobiologics Center em Los Angeles.
Ele ficou intrigado com o desenho experimental - particularmente o uso da robótica para “prescrever” cargas musculares específicas e então avaliar os fatores biológicos que as cargas produzem.
Falando sobre os resultados, o autor principal, Dr. Seo, disse ao MNT :
“Foi muito empolgante ver que o músculo gravemente ferido tratado com carga compressiva sem biológica / não invasiva mostra resultados funcionais comparáveis aos tratados com terapias baseadas em produtos biológicos encontrados em outros estudos”.
“Além disso, ficamos surpresos com o fato de que os neutrófilos estavam significativamente envolvidos neste processo, influenciando diretamente as atividades das células progenitoras musculares”, continuou ele.
“Além disso, descobrimos que a carga compressiva reduz rapidamente os neutrófilos e seus fatores associados no terceiro dia após a lesão - com essa mudança [...] confinada ao local da lesão. Isso torna a mecanoterapia um grande candidato terapêutico para pacientes que já estão usando outras intervenções médicas ou complicações de saúde existentes - por exemplo, doenças inflamatórias. ”
Ele continuou: “Nossas descobertas são baseadas em [estudos em] camundongos, então mais estudos são necessários para confirmar seus impactos para animais e humanos maiores. Além disso, uma vez que a cinética e as amplitudes da resposta imunológica podem diferir dependendo dos tipos de lesões, como e o que deve ser administrado deve ser otimizado em conformidade. ”
Em conclusão, o Dr. Mandelbaum disse ao MNT : “Acho que é uma ótima hipótese, algo que precisa ser provado ao longo do tempo”.