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A osteoartrite é a doença articular degenerativa mais comum, afetando 22% dos adultos com mais de 40 anos em todo o mundo. Embora a condição tenha sido extensivamente estudada do ponto de vista médico, as alterações moleculares associadas à osteoartrite permanecem obscuras. Em um novo estudo, os pesquisadores usaram uma combinação de técnicas para rastrear a progressão da doença e as mudanças associadas a ela.
A cartilagem nas articulações, junto com um lubrificante conhecido como líquido sinovial, fornece uma superfície lisa que ajuda a suportar movimentos de sustentação de peso. O fluido contém várias moléculas, incluindo hialuronano (HA) e fosfolípidos. Como o ambiente da cartilagem não pode ser curado ou reparado rapidamente, os pesquisadores tentaram diagnosticar os estágios iniciais da doença articular monitorando o peso molecular e a concentração de HA.
“Embora saibamos que em articulações saudáveis há fricção muito baixa, não está claro quais outras moléculas estão envolvidas e como elas mudam durante a osteoartrite”, disse Rosa Espinosa-Marzal (EIRH), Donald Biggar Willett Faculty Scholar e professora de engenharia ambiental e ciência e ciência e engenharia de materiais. “Durante os estágios iniciais da osteoartrite, a cartilagem começa a se degradar, e pesquisas anteriores mostraram que a composição molecular do líquido sinovial muda. Queríamos ver se as duas mudanças estão relacionadas entre si”.
Em uma articulação saudável, o peso molecular do HA varia entre 2-20 MDa com uma concentração variando de 1-4 mg/ml. No entanto, em articulações doentes, o HA é decomposto, resultando em um peso molecular menor. Além disso, sua concentração também é reduzida em dez vezes. Com base nessas observações, feitas por outros pesquisadores, o estudo analisou como a concentração e o peso molecular do HA influenciam a estrutura das articulações saudáveis e doentes.
Para isso, os pesquisadores combinaram vesículas com HA de alto e baixo peso molecular. Usando espalhamento de nêutrons e espalhamento de luz, eles descobriram que o peso molecular do HA pode alterar bastante a estrutura das vesículas. AH de baixo peso molecular, que imita as articulações com osteoartrite, resulta em vesículas de tamanho maior. Eles também observaram que o peso molecular do HA altera a espessura das camadas fosfolipídicas nas articulações.
Os pesquisadores também estudaram como essas diferenças podem influenciar na formação de uma película protetora; nas juntas, esse filme é responsável pelo atrito muito baixo de que precisamos para um movimento sem impedimentos. Mais uma vez, eles usaram uma combinação de técnicas, microbalança de cristal de quartzo e microscopia de força atômica, para examinar como essas moléculas se montam em superfícies de ouro.
“A formação de um filme só é possível quando há uma concentração ideal de HA e fosfolipídios. Embora as superfícies de ouro tenham muito pouco em comum com a cartilagem, nossos estudos indicam que também pode haver uma concentração ótima em condições biológicas”, Espinosa -Disse Marzal. “Esta é uma observação importante porque podemos usar as alterações de concentração como uma ferramenta de diagnóstico.”
“Estamos em um ponto em que você precisa usar várias técnicas em um sistema complexo como este”, disse Mark Rutland, professor de ciência de superfície no KTH Royal Institute of Technology. “Nenhuma dessas técnicas por si só nos daria qualquer insight. A chave era observar todos os diferentes efeitos e juntar as peças para mostrar que o peso molecular do HA tem um grande efeito nas características da camada que é formada com fosfolipídios”.
Os pesquisadores agora estão trabalhando no uso de cartilagem para entender se suas observações com superfícies de ouro também são verdadeiras em um sistema biologicamente relevante. Eles também estão interessados em estudar os outros componentes moleculares encontrados nas articulações para construir um modelo mais abrangente das alterações associadas à osteoartrite.
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