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Compreender como o ambiente da articulação do joelho afeta as células da cartilagem é crucial para a saúde das articulações. O conhecimento dos mecanismos de degeneração da cartilagem acionados por células pode apoiar o desenvolvimento de intervenções farmacêuticas eficazes para a osteoartrite.
A carga de doenças musculoesqueléticas, como a osteoartrite, está afetando cada vez mais a qualidade de vida dos pacientes e trazendo enormes custos para os cuidados de saúde. Nos esforços para reduzir a carga da doença, modelos computacionais foram desenvolvidos para prever o início e a progressão da degeneração da cartilagem. Os modelos atuais de articulação do joelho lançaram luz sobre o desenvolvimento de forças articulares biomecânicas durante a caminhada e sobre a gravidade da inflamação articular. No entanto, os modelos computacionais em nível de tecido celular ganharam muito menos atenção, embora as células contribuam notavelmente para as mudanças nos tecidos da cartilagem. Assim, é necessária uma melhor compreensão dos mecanismos precoces da osteoartrite nos níveis celular e tecidual para permitir a previsão da progressão precoce da doença. Além disso, esses modelos também podem abrir novos caminhos para pesquisas farmacêuticas guiadas por modelos com o objetivo de mitigar a progressão da osteoartrite.
Como um trabalho colaborativo entre a University of Eastern Finland (UEF), a Lund University (LU), a University of Iowa (UIOWA) e o Massachusetts Institute of Technology (MIT), os pesquisadores agora incorporaram a influência das células em um novo modelo numérico para descobrir processos de degeneração em cartilagem mecanicamente carregada e inflamada. Este modelo considera diferentes formas de morte celular, estresse oxidativo e biomoléculas pró-inflamatórias. Como em experimentos biológicos anteriores, o modelo previu que a carga prejudicial causa danos celulares agressivos e degeneração da cartilagem perto das lesões da cartilagem, enquanto a inflamação induz degeneração generalizada também nas regiões intactas.
Curiosamente, a mitigação da inflamação levou a uma recuperação parcial da composição da cartilagem consistente com a literatura anterior. Este resultado sugere que a abordagem pode ajudar a identificar alvos potenciais para novas estratégias de intervenção precoce e tem grande potencial para servir como uma “pista de teste” computacional para diferentes tratamentos com drogas anti-inflamatórias ou antioxidantes, por exemplo.
“Após uma calibração completa, o modelo pode fornecer informações valiosas para avaliar a administração de medicamentos e os efeitos dos tratamentos terapêuticos na cartilagem. Assim, em nosso trabalho contínuo com a Universidade de Iowa, utilizaremos o modelo para estudar a eficácia de seu candidato a medicamento antioxidante. O modelo pode ajudar a avaliar quando a droga deve ser injetada na articulação para obter o maior benefício e qual dosagem deve ser usada para determinado paciente. Esses fatores em uma articulação do joelho, por exemplo, podem depender dos aspectos mecânicos e inflamatórios de cada paciente, ambos os quais podem ser considerados com nosso modelo computacional”, disse o principal autor do estudo, o pesquisador de doutorado Joonas Kosonen, da University of Eastern Finland.
O estudo recebeu financiamento do Programa de Doutorado em Ciência, Tecnologia e Computação (SCITECO), financiamento estratégico da Universidade do Leste da Finlândia, da Academia da Finlândia (concessão nº 334773 — sob a estrutura da ERA PerMed, 324529), Fundação Nordisk (concessão nº NNF21OC0065373, Centro de Modelagem Matemática da Osteoartrite do Joelho (MathKOA)), Fundação Alfred Kordelin (concessão nº 190317), Fundação Maire Lisko, Fundação Sigrid Juselius, Fundação Saastamoinen, Fundação Instrumentarium Science, Conselho Sueco de Pesquisa ( 2019-00953 — sob a estrutura da ERA PerMed).
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