Terapia Vibracional como uma Nova Abordagem para o Tratamento da Osteoporose
Investigando o papel das vibrações em nanoscale no tratamento da osteoporose.
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Índice
- Métodos de Tratamento Atual
- Tecnologia de Vibração na Saúde Óssea
- Métodos de Vibração
- Objetivos do Estudo
- Desenvolvimento do Dispositivo de Vibração
- Testando a Entrega de Vibração
- Estudando o Impacto na Saúde Óssea
- Avaliando a Estrutura Óssea
- Medindo Formação e Reabsorção Óssea
- Estudo de Metabolômica
- Desafios e Direções Futuras
- Fonte original
A Osteoporose é um problema de saúde bem significativo no mundo todo, principalmente com o envelhecimento da população. Essa condição enfraquece os Ossos, deixando eles mais propensos a se quebrarem. O equilíbrio entre a formação de osso e a perda de osso fica desregulado, favorecendo a perda. Com o tempo, os ossos ficam menos densos e mais fracos, levando a mais fraturas. Essas fraturas podem resultar em problemas de saúde sérios e custos médicos mais altos. No Reino Unido, os custos relacionados a fraturas por osteoporose chegam a cerca de £4 bilhões por ano. Nos EUA, esse número é ainda maior, em torno de $17,9 bilhões. Portanto, prevenir e tratar essas fraturas é crucial para a sociedade.
Métodos de Tratamento Atual
Existem vários métodos atuais para gerenciar a osteoporose. A maioria dos Tratamentos ou desacelera a perda de osso ou promove o crescimento ósseo. Alguns medicamentos, como os bisfosfonatos, bloqueiam as células que quebram os ossos. Outros, como o teriparatida, ajudam a criar novo osso. No entanto, esses tratamentos têm suas limitações. Os medicamentos anti-reabsortivos não consertam danos já existentes na estrutura óssea, enquanto os tratamentos que promovem o crescimento ósseo só conseguem restaurar parcialmente. Há também um interesse crescente em combinar ambas as abordagens para obter melhores resultados.
Tecnologia de Vibração na Saúde Óssea
Estudos recentes mostraram que um tipo específico de vibração em nanos escala (bem pequena) pode melhorar a saúde óssea. Isso envolve aplicar Vibrações a uma frequência de 1 kHz com um pequeno alcance de movimento. Pesquisas mostraram que esse tipo de vibração pode ajudar as células-tronco ósseas a se desenvolverem em células formadoras de osso sem usar suportes ou produtos químicos. Além disso, essa vibração pode inibir as células que quebram os ossos, o que pode ajudar no controle da osteoporose.
Para tornar essas vibrações úteis em situações reais, os pesquisadores precisam criar Dispositivos pequenos e vestíveis que possam aplicar essas vibrações sem causar desconforto. Testes também são necessários em modelos animais adequados que imitem as condições de osteoporose humana, focando particularmente em modelos de osteoporose severa, como após lesões na medula espinhal.
Métodos de Vibração
Existem diferentes métodos de vibração no campo da saúde óssea. Dois métodos comuns incluem vibração de corpo inteiro (WBV) e ultrassom pulsado de baixa intensidade (LIPUS). A WBV geralmente envolve ficar em uma plataforma vibratória, enquanto a LIPUS usa ondas sonoras para transmitir vibrações diretamente para o tecido ósseo. Ambos os métodos mostram potencial para melhorar a saúde óssea, mas funcionam de maneiras e com parâmetros diferentes.
Objetivos do Estudo
Este estudo teve como objetivo investigar se vibrações em nanos escala poderiam ajudar a reverter ou prevenir a osteoporose causada por lesões na medula espinhal em ratos. Os objetivos específicos incluíam criar um dispositivo que entregasse essas vibrações de forma eficaz aos ossos e determinar os efeitos de duas amplitudes de vibração diferentes na osteoporose.
Desenvolvimento do Dispositivo de Vibração
Em ambientes de laboratório, já foi mostrado que vibrações contínuas em nanos escala poderiam induzir a formação de osso em certos tipos de células. No entanto, não é prático vibrar continuamente os membros de um animal. Para testar um método adequado para aplicar vibrações em animais vivos, foram usados vários arranjos experimentais.
Ratos foram escolhidos como modelo animal devido à facilidade de aplicação do dispositivo. Um dispositivo foi criado para entregar essas vibrações enquanto permitia que os pesquisadores monitorassem a intensidade em tempo real. O dispositivo tinha um transdutor para criar vibrações e um acelerômetro para medir como as vibrações eram transmitidas aos ossos. Esse arranjo foi projetado para atender a necessidades específicas, incluindo eficácia e conforto para os animais.
Testando a Entrega de Vibração
Antes de começar os testes principais, foi essencial confirmar que o dispositivo poderia entregar o tipo certo de vibração aos ossos. Os testes envolveram medir vibrações em locais específicos no osso exposto enquanto o dispositivo estava no membro traseiro de ratos anestesiados. As medições mostraram que o dispositivo poderia transmitir de forma eficaz a intensidade de vibração planejada aos ossos, com apenas pequenas variações entre os ratos.
Estudando o Impacto na Saúde Óssea
Com o desenvolvimento do dispositivo concluído, o próximo passo era ver se as vibrações em nanos escala poderiam abordar a perda óssea encontrada em ratos com lesões na medula espinhal. Depois de permitir um tempo para que uma perda óssea significativa ocorresse, as vibrações foram aplicadas em duas sessões diárias ao longo de um período de seis semanas. Além disso, comparações foram feitas com grupos de controle para observar quaisquer mudanças.
O tratamento envolveu diferentes amplitudes de vibração para ver se uma produzia melhores resultados que a outra. O objetivo geral era descobrir se essas vibrações poderiam ajudar a reverter a perda óssea vista em modelos de lesões na medula espinhal.
Avaliando a Estrutura Óssea
Após a fase de tratamento, a condição dos ossos foi examinada usando técnicas de imagem avançadas. Os pesquisadores avaliaram a estrutura e a densidade do tecido ósseo para ver se houve melhorias na quantidade ou qualidade do osso. No entanto, não foram encontradas mudanças significativas nas principais áreas testadas, sugerindo que as vibrações não reverteram efetivamente a perda óssea estabelecida nas condições estudadas.
Medindo Formação e Reabsorção Óssea
Além das mudanças físicas no osso, foram realizados testes de sangue para avaliar marcadores relacionados à formação e destruição do osso. Um marcador mostrou um aumento, indicando que as vibrações poderiam estimular alguns processos de construção óssea. No entanto, nenhuma mudança foi observada nos níveis do marcador que indica a reabsorção óssea.
Estudo de Metabolômica
Para ter uma visão mais ampla de como o corpo respondeu ao tratamento de vibração, os pesquisadores realizaram uma análise dos metabólitos no sangue. Embora o perfil metabólico geral mostrasse algumas mudanças, mais investigação era necessária para vincular diretamente essas mudanças aos resultados da saúde óssea.
Desafios e Direções Futuras
Mesmo que os efeitos pretendidos sobre a osteoporose não tenham sido alcançados, o estudo forneceu insights valiosos. Os pesquisadores agora têm um método e um dispositivo que podem aplicar vibrações específicas em modelos animais sem a necessidade de anestesia. Isso abre a porta para testar vários parâmetros de vibração e outros tratamentos biofísicos para a osteoporose.
Vários fatores podem explicar por que a abordagem atual não reverteu a perda óssea. A intensidade ou a duração das vibrações aplicadas podem precisar de ajustes. Além disso, a incapacidade do sistema esquelético de responder a tais tratamentos em condições crônicas também poderia dificultar o sucesso potencial. Estudos futuros podem explorar diferentes tipos de modelos ou períodos de tratamento mais longos para entender melhor o impacto da vibração na saúde óssea.
Em conclusão, embora o estudo não tenha revertido a perda óssea como esperado, ele estabeleceu as bases para pesquisas futuras sobre o uso da terapia de vibração para gerenciar a osteoporose e melhorar a saúde óssea. Uma exploração mais aprofundada de diferentes técnicas de vibração e durações de tratamento pode levar a intervenções mais bem-sucedidas para indivíduos que sofrem de osteoporose.
Título: Developing and Investigating a Nanovibration Intervention for the Prevention/Reversal of Bone Loss Following Spinal Cord Injury
Resumo: Osteoporosis disrupts the fine-tuned balance between bone formation and resorption leading to reductions in bone quantity and quality, ultimately leading to increased fracture risk. Prevention and treatment of osteoporotic fractures is essential, for reductions in mortality, morbidity and the economic burden, particularly considering the ageing global population. Extreme bone loss that mimics time-accelerated osteoporosis develops in the paralysed limbs following complete spinal cord injury (SCI). In vitro nanoscale vibration (1 kHz, 30- or 90 nm amplitude) has been shown to drive differentiation of mesenchymal stem cells towards osteoblast-like phenotypes, enhancing osteogenesis, and inhibiting osteoclastogenesis, simultaneously. Here we develop and characterise a wearable device designed to deliver continuous nano-amplitude vibration to the hindlimb long bones of rats with complete SCI. We investigate whether a clinically feasible dose of nanovibration (4-hours/day, 5-days/week for 6 weeks) is effective at reversing the established SCI-induced osteoporosis. Laser interferometry and finite element analysis confirmed transmission of nanovibration into the bone, and micro-computed tomography and serum bone formation and resorption markers assessed effectiveness. The intervention did not reverse SCI-induced osteoporosis. However, serum analysis indicated an elevated concentration of the bone formation marker procollagen type 1 N-terminal propeptide (P1NP) in rats receiving 40 nm amplitude nanovibration, suggesting increased synthesis of type 1 collagen, the major organic component of bone. Therefore, enhanced doses of nanovibrational stimulus may yet prove beneficial in attenuating/reversing osteoporosis, particularly in less severe forms of osteoporosis.
Autores: Stuart Reid, J. A. Williams, P. Campsie, R. Gibson, O. Johnson-Love, A. S. Werber, M. Sprott, R. Meechan, C. Huesa, J. F. C. Windmill, M. Purcell, S. Coupaud, M. J. Dalby, P. G. Childs, J. S. Riddell
Última atualização: 2024-02-14 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.12.578222
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.12.578222.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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