Mecanoterapia: Como a prescrição de exercícios pelos fisioterapeutas promove reparo tecidual

Mecanoterapia: como a prescrição de exercícios pelos fisioterapeutas promove reparo tecidual

ABSTRATO

Mecanotransdução é o processo fisiológico em que as células percebem e respondem às cargas mecânicas. Este papel recupera o termo "mecanoterapia" e apresenta o conhecimento científico atual que sustenta como a carga pode ser usado terapeuticamente para estimular a reparação tecidual e remodelação em tendão, músculo, cartilagem e osso.

O objetivo deste pequeno artigo é responder a freqüente pergunta "Como precisamente o exercício promove reparo tecidual?'' Esta é uma questão fundamental para clínicos que prescrevem exercícios para tendinopatias, lacerações musculares, artropatias não inflamatórias e carga controlada após as fraturas. Ensaios controlados randomizados de alta qualidade e revisões sistemáticas mostram que várias formas de exercício ou prescrição de movimento beneficiam pacientes com uma ampla gama de problemas musculoesqueléticos.

Mas o que acontece no nível dos tecidos para promover o reparo e remodelação do tendão, músculo, cartilagem articular e osso? A resposta de uma palavra é "mecanotransdução", mas em vez de terminar lá e limitar esse papel a 95 palavras, nós fornecemos uma breve introdução ilustrada para este notável, onipresente, não neural, processo fisiológico.

Também reintroduzimos o termo "mecanoterapia" para distinguir terapêutica (prescrição de exercícios especificamente para tratar lesões) do papel homeostático da mecanotransdução. Estritamente falando, mecanotransdução mantém as estruturas musculoesqueléticas normais na ausência de lesão. Depois de primeiro delinear o processo de mecanotransdução, nós fornecemos exemplos bem conhecidos de estudos terapêuticos clínicos de mecanoterapia tornando o movimento em cicatrizador de tecidos.

O QUE É MECANOTRANSDUÇÃO?

Mecanotransdução refere-se ao processo em que o corpo converte carga mecânica em respostas celulares. Essas respostas celulares, por sua vez, promovem mudanças estruturais. Um exemplo clássico de mecanotransdução em ação é osso se adaptando a carga. Um osso pequeno e relativamente fraco pode se tornar maior e mais forte em resposta a carga apropriada através do processo de mecanotransdução.

Pesquisamos PUBMED, EMBASE, MEDLINE, CINAHL, Google, Wikipedia, Melways e vária coleções de biblioteca para a primeira referência a "Mecanotransdução". O primeiro artigo referenciado sob este termo é por McElhaney et al no volume 1 do Journal of Biomechanics, mas o termo não é usado nesse documento. Embora existam 2441 citações na MEDLINE para mecanotransdução, a palavra não é encontrada na edição atual do Dicionário Inglês de Oxford. Uma definição formal útil de mecanotransdução pode ser "o processos pelos quais as células convertem estímulos mecânicos fisiológicos em respostas bioquímicas”.

A mecanotransdução é geralmente dividida em três etapas: (1) mechanocoupling, (2) comunicação célula-célula e (3) a resposta efetora. Para simplificar isso para os pacientes, esses mesmos elementos podem ser pensados como (1) o gatilho mecânico ou catalisador, (2) a comunicação através de um tecido para distribuir a mensagem de carregamento e (3)         a resposta no nível celular para efetuar a resposta, isto é, o tecido "fábrica" que produz e monta os materiais necessários no alinhamento correto. A comunicação em cada estágio ocorre via sinalização celular - uma rede de informações de proteínas mensageiras, canais iônicos e lipidios. Na seção seguinte, detalhamos estas três etapas usando o tendão como ilustração; os processos fundamentais também se aplicam a outros tecidos musculoesqueléticos.

1. Mechanocoupling

Mechanocoupling refere-se à carga física (geralmente cisalhamento ou compressão) causando uma perturbação física às células que compõem um tecido. Por exemplo, a cada passo o tendão calcâneo recebe tração das cargas geradas por três elementos do complexo gastrocnêmio-sóleo e, portanto, as células que compõem o tendão experiência tensão e forças de cisalhamento. Os tendões também podem sofrer forças de compressão  (fig. 1A, B). Essas forças provocam deformação da célula que pode desencadear uma ampla matriz de respostas dependendo do tipo, magnitude e duração do carregamento. A chave para mechanocoupling, como o nome sugere, é a direta ou indireta perturbação física da célula, que é transformado em uma variedade de sinais químicos dentro e entre as células.

1. Comunicação célula-célula

O parágrafo anterior foi ilustrado o mechanocoupling,concentrando-se em uma única célula, mas vamos examinar uma área de tecido maior que contém milhares de células incorporadas dentro de uma matriz extracelular (fig. 2). As proteínas de sinalização para este passo incluem cálcio e trifosfato de inositol. O processo de comunicação célula-célula é melhor entendido por ilustração (fig. 2) e animação (slides suplementares online). O ponto crítico é que estímulo em um local (localização '1' na fig. 2C) leva a uma célula distante (localização '2' na fig 2E), mesmo que a célula distante não receba um estímulo mecânico.

3. Resposta celular efetora

Para ilustrar a terceira parte da mecanotransdução (resposta celular efetora), nos concentramos no limite entre a matriz extracelular e uma célula única (fig. 3). Este processo pode ser aproveitado por mecanoterapia para promover a reparação e remodelação tecidual. Os principais passos da mecanotransdução dos tecidos conjuntivos foi essencialmente desvendado para osso, mas permanecem desconhecidos elementos nas cargas induzidas sinalizando vias para músculos, tendão e cartilagem articular. O leitor que procura maisexplicações detalhadas do processo de síntese de proteínas geralmente é referido a textos clássicos (por exemplo, Alberts et al14]). Para explicações mais detalhadas da mecanotransdução tecidos conjuntivos, por favor considere o trabalho de Ingber, Arnoczky, Banes, e Hart.

Para resumir, parece que a mecanotransdução é um processo fisiológico em curso no corpo humano, assim como respiração e circulação. Considere o esqueleto como um exemplo de um tecido conjuntivo, o sensor do corpo é a rede de osteócitos e o processo de regulação do osso em massa e rigidez tem sido denominado “mecanostato”. Na ausência de atividade, o sinal de mecanotransdução é fraco, então o tecido conjuntivo é perdido (por exemplo, osteoporose). Quando há cargas acima do que o tecido suporta, existe um estímulo através da mecanotransdução que o corpo se adapta, aumentando a síntese de proteínas e adicionando tecido sempre que possível (osso maior e mais forte).[pic 1]