Alterações moleculares, estruturais e mecânicas no tendão induzidas por lesão muscular

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ceilândia, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Ciências e Tecnologias e Saúde, 2019.A inter-relação entre o tecido musculoesquelético e o tendão é primordial para a homeostase tecidual. Enquanto a resposta musculoesquelética à lesão do tendão já foi bem estudada e documentada, até onde sabemos, a resposta do tendão à lesão muscular esquelética foi negligenciada. Assim, investigamos a remodelação da matriz extracelular (MEC) do tendão calcâneo após lesão muscular a nível de gastrocnêmio, utilizando modelo animal. Ratos Wistar foram divididos aleatoriamente em quatro grupos: grupo controle (C), animais que não foram expostos à lesão muscular; grupo lesão muscular 3 dias (3D); grupo lesão muscular 14 dias (14D); e grupo lesão muscular 28 dias (28D), para realização de expressão gênica, análise morfológica e biomecânica. Aos 3 dias após a lesão, observamos alterações no nível de mRNA das vias de sinalização associadas ao colágeno I, acompanhadas por diminuições em propriedades biomecânicas. Aos 14 dias após a lesão, encontramos um conteúdo histológico reduzido de colágeno, acompanhado por invasão de vasos sanguíneos no tendão e uma abundância de células da bainha peritendinosa. Finalmente, 28 dias após a lesão, houve sinais de recuperação no nível de expressão gênica, incluindo a regulação positiva dos fatores de transcrição relacionados à síntese, remodelação e reparo da MEC. Nesse momento, os tendões também apresentavam aumento das células da bainha peritendinosa, diminuição das células adiposas, aumento nos módulos de Young e menor tensão até a falha em comparação com o controle não lesionado, e todos os time-points pós-lesão. Em resumo, demonstramos que o tendão calcâneo sofre extenso remodelamento da MEC em resposta à lesão do músculo gastrocnêmio, levando a propriedades funcionais alteradas em um modelo de rato. A plasticidade do tendão, em resposta à lesão musculoesquelética, merece uma investigação mais aprofundada para entender sua relevância fisiológica e possíveis implicações clínicas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).Cross-talk between skeletal muscle and tendon is important for tissue homeostasis. Whereas the skeletal muscle response to tendon injury has been well-studied, to the best of our knowledge the tendon response to skeletal muscle injury has been neglected. Thus, we investigated calcaneal tendon extracellular matrix (ECM) remodeling after gastrocnemius muscle injury using a rat model. Wistar rats were randomly divided into four groups: control group (C; animals that were not exposed to muscle injury) and harvested at different time points post gastrocnemius muscle injury (3, 14, and 28 days) for gene expression, morphological, and biomechanical analyses. At 3 days post injury, we observed mRNA-level dysregulation of signaling pathways associated with collagen I accompanied with disrupted biomechanical properties. At 14 days post injury, we found reduced collagen content histologically accompanied by invasion of blood vessels into the tendon proper and an abundance of peritendinous sheath cells. Finally, at 28 days post injury, there were signs of recovery at the gene expression level including upregulation of transcription factors related to ECM synthesis, remodeling, and repair. At this time point, tendons also presented with increased peritendinous sheath cells, decreased adipose cells, higher Young’s modulus, and lower strain to failure compared to the uninjured controls and all post injury time points. In summary, we demonstrate that the calcaneal tendon undergoes extensive ECM remodeling in response to gastrocnemius muscle injury leading to altered functional properties in a rat model. Tendon plasticity in response to skeletal muscle injury merits further investigation to understand its physiological relevance and potential clinical implication