Na Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), parte do Sistema da Universidade do Alabama, os pesquisadores identificaram um novo uso promissor para o ultrassom contínuo de baixa intensidade que pode um dia ajudar a tratar lesões articulares e reduzir o risco de osteoartrite pós-traumática. As suas descobertas sugerem que a abordagem não invasiva pode afastar o sistema imunitário do corpo da inflamação crónica e direccioná-lo para a reparação dos tecidos, proporcionando uma estratégia potencialmente livre de medicamentos para melhorar a cura.
A pesquisa está publicada na revista Nature Relatório científicoFoi liderado pelo Dr. Anuradha Subramanian, Professor de Engenharia Química e de Materiais. Ele combina pesquisas biológicas conduzidas pelo Dr. Shahid Khan durante seus estudos de doutorado e análises computacionais e estatísticas desenvolvidas pelo Dr. Satyaki Roy, professor de ciências matemáticas, com contribuições do estudante de graduação Wayne Tripani. A pesquisa foi financiada pelos Institutos Nacionais de Saúde através de uma bolsa R01 concedida a Subramanian.
Como o ultrassom afeta as células imunológicas
A equipe se concentrou nos macrófagos, células imunológicas especializadas que desempenham papéis importantes tanto na inflamação quanto no reparo tecidual, para entender como eles 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 reparo e recuperação”, explica Subramanian. “A predominância persistente de macrófagos defensores pode criar um ambiente inflamatório prolongado que contribui para a osteoartrite pós-traumática”.
Os pesquisadores queriam determinar se o ultrassom poderia encorajar essas células imunológicas a mudar de um estado inflamatório para um que promovesse a cura.
“No estado ‘M1’, os macrófagos promovem a inflamação para combater danos 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 recuperação dos tecidos. A mudança dos macrófagos para um estado semelhante ao M2 é importante, pois isso pode ajudar a reduzir a inflamação crônica e, ao mesmo tempo, promover a cura nas articulações danificadas. Nossas descobertas sugerem que o ultrassom contínuo de baixa intensidade pode ajudar a restaurar esse equilíbrio, promovendo ainda mais a resposta dos macrófagos”.
Roy disse que a inflamação crônica é um fator importante no desenvolvimento da osteoartrite pós-traumática.
“A osteoartrite pós-traumática é causada em parte por uma inflamação persistente que limita a reparação dos tecidos e acelera a degeneração das articulações”, acrescentou Roy. “Nossa equipe continua interessada no ultrassom 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 lesionadas”.
Um modelo mais realista de lesão articular
Para melhor restaurar as condições dentro de uma articulação lesionada, os pesquisadores confiaram em fragmentos de fibronectina, em vez de usar apenas métodos laboratoriais convencionais para desencadear a inflamação, moléculas geradas a partir da quebra do tecido danificado. Esta abordagem produziu um modelo que reflete mais de perto o ambiente biológico que se desenvolve após uma lesão articular.
A equipe também combinou a transcriptômica, o estudo em larga escala da atividade genética, com um método computacional avançado conhecido como agrupamento diferencial. Em vez de analisar os genes um por um, esta técnica identifica grupos de genes cujo comportamento muda em conjunto, fornecendo uma imagem abrangente de como as células imunológicas respondem ao tratamento com ultrassom.
“Isso nos permitiu estudar não apenas quais genes foram alterados, mas também como grupos de genes mudaram seu comportamento coordenado em resposta à estimulação ultrassonográfica”, disse Roy.
Os primeiros resultados mostram uma redução na inflamação
Os pesquisadores descobriram que o ultrassom contínuo de baixa intensidade reduziu os marcadores biológicos associados à inflamação, ao mesmo tempo que aumentou os marcadores associados a um estado de macrófagos semelhante ao M2, mais restaurador.
Embora a pesquisa ainda esteja limitada a experimentos de laboratório, os resultados sugerem que tecnologias não medicamentosas e não invasivas poderiam eventualmente ser usadas para influenciar o comportamento das células imunológicas e melhorar a cura após lesões nas articulações. Os pesquisadores acreditam que a técnica pode se tornar parte de tratamentos futuros destinados a retardar a progressão da osteoartrite e melhorar a recuperação após trauma articular.
“Os próximos passos envolverão a validação dessas descobertas em modelos animais de osteoartrite pós-traumática precoce e o estudo de como a modulação baseada em ultrassom afeta o reparo tecidual de longo prazo em situações de lesões articulares”, disse Subramanian.
