A escoliose como atitude natural - Escoliose idiopática: velhos e novos conceitos, caso clínico

Editado pelo Dr. Giovanni Chetta

Da bioquímica à biomecânica

Não se pode pensar em compreender, pelo menos em parte, o problema escoliótico (e postural) sem um conhecimento suficiente da biomecânica humana e, por sua vez, não se pode entender a biomecânica sem passar pela bioquímica, física e matemática.

Matriz extracelular (MEC)

A descrição, embora do pouco que se saiba hoje, da MEC (matriz extracelular) é essencial para melhor compreender a importância das alterações da coluna e da postura na saúde.
Cada célula, como todo organismo vivo multicelular, precisa "sentir" e interagir com seu ambiente para realizar suas funções vitais e sobreviver. Em um organismo multicelular, as células devem coordenar os diferentes comportamentos como em uma comunidade de seres humanos.

De fato, em organismos multicelulares, as células usam centenas de moléculas extracelulares (proteínas, peptídeos, aminoácidos, nucleotídeos, esteróides, derivados de ácidos graxos, gases em solução, etc.) para enviar continuamente mensagens, tanto próximas quanto distantes. Em cada organismo multicelular, cada célula é, portanto, exposta a centenas de diferentes moléculas-sinal presentes dentro e fora, ligadas à sua superfície e livres ou ligadas na MEC. As células entram em contato com o ambiente externo muito complicado por meio de sua superfície, a membrana plasmática, por meio de numerosas áreas especializadas (de algumas dezenas a mais de 100.000 para cada célula). Os vários receptores de membrana são sensíveis a muitos sinais vindos de dentro e da MEC e são capazes, reconhecendo e ligando uma molécula de sinal (por exemplo, neurotransmissor), para desencadear reações específicas dentro da célula: secreção, divisão celular, reações imunológicas, etc. (Gennis, 1989).

ECM é geralmente descrito como sendo composto de várias classes grandes de biomoléculas:

Proteínas estruturais (colágeno e elastina)
Proteínas especializadas (fibrilina, fibronectina, laminina etc.)
Proteoglicanos (agrecanos, sindecanos) e glusaminoglicanos (hialuronanos, sulfatos de condroitina, sulfatos de heparano, etc.)

Entre as proteínas estruturais, i colágeno formam a família de glicoproteínas mais representada no reino animal. São as proteínas mais presentes na MEC (mas não as mais importantes) e são os constituintes fundamentais dos próprios tecidos conjuntivos (cartilagem, osso, fáscia, tendões, ligamentos).
Os colágenos são principalmente sintetizados por fibroblastos, mas as células epiteliais também são capazes de sintetizá-los.
As fibras de colágeno interagem continuamente com uma enorme quantidade de outras moléculas da MEC constituindo um continuum biológico fundamental para a vida da célula.Os colágenos associados nas fibrilas ocupam um papel predominante na formação e manutenção de estruturas capazes de resistir às forças de tensão sendo quase O colágeno inelástico é produzido e re-metabolizado em função da carga mecânica e suas propriedades viscoelásticas têm grande impacto na postura do homem.
As fibras de colágeno, graças ao seu revestimento PG / GAG (proteoglicanos / glucosaminoglicanos), possuem propriedades biossensoras e biocondutoras. Sabemos de fato que qualquer força mecânica capaz de gerar uma deformação estrutural força as ligações inter-moleculares produzindo um leve fluxo elétrico, que é a corrente piezoelétrica (Athenstaedt, 1969). Portanto, a rede de colágeno tridimensional e ubíqua também possui a característica peculiar de conduzir sinais bioelétricos nas três dimensões do espaço, com base no arranjo relativo entre as fibrilas e células de colágeno, na direção aferente (da MEC para as células) ou vice. versa eferent.
Tudo isso representa um sistema de comunicação MEC-célula em tempo real e tais biossinais eletromagnéticos podem levar a alterações bioquímicas importantes, por exemplo, em "os osteoclastos ósseos não podem" digerir "ossos com carga piezoelétrica (Oschman, 2000).
Por fim, deve-se enfatizar que a célula, não surpreendentemente, produz continuamente e com considerável dispêndio de energia (aprox. 70%) material que deve necessariamente ser expelido por meio do armazenamento exclusivo de protocolágeno (precursor biológico do colágeno) em vesículas específicas ( Albergati, 2004).

A grande maioria dos tecidos de vertebrados requer a presença simultânea de duas características vitais: força e elasticidade. Uma verdadeira rede de fibras elásticas, localizada dentro da MEC desses tecidos, permite o retorno às condições iniciais após fortes trações, pois as fibras elásticas são capazes de aumentar a extensibilidade de um órgão ou de parte dele em pelo menos cinco vezes. Fibras de colágeno longas e inelásticas são intercaladas entre as fibras elásticas com a tarefa precisa de limitar uma "deformação excessiva por tração dos tecidos". A elastina representa o principal componente das fibras elásticas e é encontrada em quantidades particularmente abundantes nos vasos sanguíneos com características elásticas ( constitui mais de 50% do peso seco total da aorta), nos ligamentos, no pulmão e na pele. As células musculares lisas e os fibroblastos são os principais produtores do seu precursor, a tropoelastina.

ECM contém um grande (e ainda não bem definido) número de proteínas não colágenas especializadas que normalmente têm locais de ligação específicos para outras moléculas de ECM e receptores de superfície celular. Dessa forma, cada componente dessas proteínas atua como um "amplificador" de contatos, tanto entre moléculas semelhantes quanto entre diferentes, criando uma rede bioquímica infinita capaz de gerar, modular, variar e propagar mesmo à distância milhões e milhões de informações bioquímicas. (e energia).
Uma importante "proteína especializada da matriz extracelular é a fibronectina, glicoproteína de alto peso molecular encontrada em todos os vertebrados. A fibronectina parece ser capaz de influenciar o crescimento celular, a adesão intercelular e, com a ECM, a migração celular de diferentes maneiras (a célula pode se mover até 5 cm por dia - Albergati, 2004) etc. A isoforma mais conhecida, tipo III, se liga às integrinas . Estas últimas são uma família de proteínas transmembrana que atuam como mecanorreceptores: transduzem, seletivamente e de forma modulável, trações e impulsos mecânicos da MEC no interior da célula e vice-versa, induzindo uma série de reações no citoplasma que envolvem o citoesqueleto e outras proteínas que regulam a adesão, crescimento e migração celular (Hynes, 2002).

Os glucosaminoglicanos (GAGS) e os proteoglicanos (PGs) formam uma substância semelhante a um gel altamente hidratado definida dentro dos tecidos conjuntivos, dentro dos quais as proteínas fibrilares estão alojadas e imbricadas. Esta forma de gel polissacarídeo é capaz, por um lado, de permitir que a MEC resista a forças compressivas consideráveis e, por outro lado, permite uma difusão rápida, constante e seletiva de nutrientes, metabólitos e hormônios entre o sangue e os tecidos.
As cadeias polissacarídicas dos glucosaminoglicanos são volumetricamente muito rígidas para se dobrarem dentro das estruturas globulares compactas típicas das cadeias polipeptídicas, além de serem altamente hidrofílicas. Por essas razões (e provavelmente também por outras que desconhecemos), os GAGs tendem a assumir conformações extremamente estendidas. ocupando um grande volume em relação à sua massa e assim formando quantidades consideráveis de gel mesmo em baixas concentrações.A elevada quantidade de cargas negativas (os GAGs representam as células aniônicas mais numerosas, sendo geralmente sulfatadas, produzidas por células animais) atrai numerosos cátions; entre estes, um papel predominante é desempenhado pelo Na + que dá toda a capacidade osmótica e retém uma enorme quantidade de água na MEC. Desta forma, são gerados inchaços (turgores) que permitem à ECM se opor até mesmo a forças compressivas importantes (graças a isso, por exemplo, a cartilagem do quadril pode, em condições fisiológicas, resistir perfeitamente a uma pressão de várias centenas de atmosferas).
No interior do tecido conjuntivo, os GAGs representam menos de 10-12% do peso global, porém, graças às suas características, preenchem muitos dos espaços extracelulares formando poros de gel hidratado de diversos tamanhos e densidades de cargas elétricas atuando como seletivos pontos-chave ou "servidores" pelos quais o tráfego de moléculas e células dentro do MEC é regulado, com base em seu tamanho, peso e carga elétrica.
O ácido hialurônico (hialuronano, hialuronato) representa talvez o mais simples dos GAGs. Dados experimentais e biológicos moleculares confirmam que desempenha um papel fundamental ao nível dos ossos e articulações no que diz respeito à resistência a pressões consideráveis. Preenchimento de espaços na MEC durante o desenvolvimento embrionário : cria espaços vazios entre as células para os quais irão migrar em fases posteriores (Albergati, 2004).
Nem todos os PGs são secretados pela ECM, alguns são componentes integrais das membranas plasmáticas (Alberts, 2002).

A matriz extracelular pode, portanto, ser considerada como uma rede muito complexa na qual as proteínas, PGS e GAGs desempenham inúmeras funções, incluindo as de suporte estrutural e regulação de todos os tecidos e atividades orgânicas. A homeostase celular global deve ser considerada como um complexo de mecanismos que podem se originar e se desenvolver dentro da célula ou fora da MEC, neste último caso, a célula pode representar o alvo intermediário ou final. Os componentes extracelulares, além de representar estruturas físicas de suporte para o arcabouço celular, também atuam como locais reais para o início, desenvolvimento e término de processos vitais relativos ao ambiente endocelular e órgãos e sistemas. Estamos perante uma infinita rede bioquímica capaz de gerar, modular, variar e propagar, mesmo à distância, milhões e milhões de informações.
Cada célula do corpo interage constantemente com a MEC, tanto sob os aspectos mecânico como químico e energético, com efeitos "dramáticos" na arquitetura estática e dinâmica dos tecidos. Segundo P. A. Bacci, a matriz intersticial representa verdadeiramente a mãe das reações vitais, o lugar onde, em primeiro lugar, ocorrem as trocas entre matéria e energia. Todos os tecidos estão conectados e funcionalmente integrados uns com os outros, não em sistemas fechados, mas abertos; ocorrem trocas contínuas entre eles, que podem ocorrer tanto local quanto sistemicamente, explorando mensagens bioquímicas, biofísicas e eletromagnéticas, ou seja, utilizando as diversas formas de energia.
Como afirma F. G. Albergati, a célula e a matriz extracelular representam dois mundos aparentemente separados que, necessariamente, durante toda a vida, devem interagir a cada momento para operar de forma correta e sinérgica. Isso requer uma série extraordinária de sinais seguidos por uma série igualmente incrível de atividades biológico-moleculares.