Pesquisadores da Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), parte do sistema da Universidade do Alabama, identificaram um novo uso promissor de ultrassom contínuo de baixa intensidade que pode um dia ajudar a tratar danos nas articulações e reduzir o risco de osteoartrite pós-traumática. As suas descobertas mostram que uma abordagem não invasiva pode mudar a resposta imunitária do corpo da inflamação crónica para a reparação dos tecidos, oferecendo uma estratégia potencial sem medicamentos para melhorar a cura.
O estudo foi publicado na revista Nature Relatórios científicosliderado pelo Dr. Anuradha Subramanian, professor de engenharia química e engenharia de materiais. Ele combinou pesquisas biológicas conduzidas pelo Dr. Shahid Khan durante seus estudos de doutorado com análises computacionais e estatísticas desenvolvidas pelo Dr. Satyaki Roy, professor de ciências matemáticas, juntamente com contribuições do estudante de pós-graduação Owen Tripani. O estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde através de uma bolsa R01 concedida a Subramanian.
Como o ultrassom afeta as células imunológicas
A equipe concentrou-se nos macrófagos, células imunológicas especializadas que desempenham um papel fundamental na inflamação e na reparação dos tecidos, para entender como respondem ao ultrassom contínuo de baixa intensidade.
“Após a lesão, o corpo recruta macrófagos ‘defensores’ inflamatórios (M1) para limpar o tecido danificado e macrófagos cicatrizantes (M2) para apoiar o reparo e a recuperação”, explica Subramanian. “A predominância persistente de macrófagos defensivos pode criar um ambiente inflamatório duradouro que contribui para a osteoartrite pós-traumática”.
Os pesquisadores queriam determinar se o ultrassom poderia estimular essas células do sistema imunológico a passar de um estado inflamatório para um estado que promovesse a cura.
“No estado ‘M1’, os micrófagos promovem a inflamação para combater lesões ou infecções, mas a atividade prolongada do M1 também pode danificar tecidos saudáveis”, observa Subramanian. “Em contraste, os macrófagos ‘semelhantes a M2’ apoiam a reparação e a regeneração dos tecidos. A transição dos macrófagos para um estado semelhante ao M2 é importante porque pode ajudar a reduzir a inflamação crónica ao mesmo tempo que promove a cura de articulações danificadas. Os nossos resultados sugerem que o ultra-som contínuo de baixa intensidade pode ajudar a restaurar este equilíbrio, promovendo uma resposta mais reparadora dos macrófagos.”
Roy diz que a inflamação crônica é um fator importante no desenvolvimento da osteoartrite pós-traumática.
“A osteoartrite pós-traumática deve-se em parte à inflamação persistente, que limita a reparação dos tecidos e acelera a degeneração das articulações”, acrescenta Roy. “Nossa equipe está interessada no ultrassom contínuo de baixa intensidade porque oferece uma abordagem não farmacológica e não invasiva que pode ajudar a regular o comportamento das células imunológicas e promover um ambiente de cura mais reparador nas articulações danificadas”.
Um modelo de dano articular mais realista
Para recriar melhor as condições dentro de uma articulação lesionada, os investigadores confiaram em fragmentos de fibronectina, uma molécula produzida quando o tecido danificado se rompe, em vez de utilizar apenas métodos laboratoriais convencionais para induzir a inflamação. Esta abordagem forneceu um modelo que reflete com mais precisão o ambiente biológico que se desenvolve após a lesão articular.
A equipe também combinou a transcriptômica, o estudo em larga escala da atividade genética, com uma técnica computacional avançada conhecida como agrupamento diferencial. Em vez de analisar os genes um por um, este método identifica grupos de genes cujo comportamento muda em conjunto, fornecendo uma imagem mais ampla de como as células imunológicas respondem ao tratamento com ultrassom.
“Isso nos permitiu estudar não apenas quais genes mudaram, mas também como grupos de genes mudaram seu comportamento coordenado em resposta à estimulação ultrassonográfica”, diz Roy.
Os primeiros resultados mostram uma redução na inflamação
Os pesquisadores descobriram que a exposição contínua ao ultrassom de baixa intensidade reduziu os marcadores biológicos associados à inflamação, ao mesmo tempo que aumentou os marcadores associados a um estado de macrófagos mais reparador, semelhante ao M2.
Embora a investigação ainda esteja limitada a experiências laboratoriais, os resultados sugerem que tecnologias não medicamentosas e não invasivas podem eventualmente ser utilizadas para influenciar o comportamento das células imunitárias e melhorar a cura após lesões articulares. Os investigadores acreditam que este método poderá tornar-se parte de tratamentos futuros destinados a retardar a progressão da osteoartrite e melhorar a recuperação após lesões articulares.
“Os próximos passos incluirão testar essas descobertas em modelos animais de osteoartrite pós-traumática precoce e estudar como a modulação do ultrassom afeta o reparo tecidual de longo prazo em lesões articulares”, diz Subramanian.
