Medicina em hipergravidade

Ponha a sua tese na centrifugadora!

altA Agência Espacial Europeia coloca ao dispor dos estudantes universitários, todos os anos, uma centrifugadora capaz de replicar condições gravitacionais 20 vezes superiores à da Terra. Em 2016, uma das equipas escolhidas para fazer experiências em hipergravidade é portuguesa, com o objetivo de testar uma técnica inovadora, usando sangue do paciente, que regenera os tendões.

Os cálculos foram feitos há muito. Se estivermos no espaço e quisermos replicar a gravidade que sentimos na Terra, a melhor solução é usar uma centrifugadora com um metro de raio e fazê-la girar a 30 rotações por minuto. Se preferirmos algo maior, podemos esticar o raio até aos 900 metros e executar uma só rotação por minuto, obtendo o mesmo resultado. Para criar esta gravidade artificial, é suficiente uma centrifugadora em forma de donut gigante, semelhante à da nave Discovery 1 do filme 2001 – Odisseia no Espaço, ou então uma réplica das que existem na Terra, em que um (ou mais) habitáculo está ligado por um braço a um eixo giratório. Neste caso, o objetivo, uma vez que estamos na Terra, é replicar um ambiente de hipergravidade, de modo treinar aviadores e astronautas e, em jeito de bónus, fazer experiências científicas.

Na cidade de Noordwijk, nos Países Baixos, podemos encontrar um destes aparelhos (os cientistas chamam-lhes "centrífugas") no Centro Europeu de Investigação e Tecnologia Espacial, da Agência Europeia Espacial (ESA). Com um diâmetro de oito metros e equipada de quatro braços, a Centrífuga de Grande Diâmetro (LDC) cria um campo de hipergravidade dentro das gôndolas que cada braço carrega. Na prática, a LDC chega às 67 revoluções por minuto, simulando uma gravidade 20 vezes superior à que sentimos na Terra, isto é, 20 g.

Este tipo de equipamento especializado é, por norma, pouco acessível. Daí que a ESA tenha criado o concurso Spin Your Thesis! (traduzível para Gira a Tua Tese!), com o intuito de dar aos estudantes universitários a oportunidade de fazer investigações científicas e tecnológicas em áreas muito diferentes: da biologia à física dos plasmas, passando por bioquímica, microbiologia, física ótica, ciência dos materiais, dinâmica de fluidos e geologia.

Este ano, uma das três equipas escolhidas é portuguesa, e o seu objetivo consiste em investigar o potencial da hipergravidade como ferramenta capaz de desenvolver novas estratégias de bioengenharia para a regeneração dos tendões. A equipa, batizada de Achilles, é composta por quatro jovens altinvestigadores: a líder é Raquel Almeida, estudante de doutoramento da Universidade do Minho e investigadora do grupo 3B´s, pertencente à mesma instituição, a que se juntam Daniel Carvalho, Miguel Ferreira e Elsa Silva, alunos do Mestrado Integrado em Bioengenharia da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e do Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar.

Qual o interesse em fazer estes testes com tecidos tendinosos? A ideia é testar o uso de pensos bioativos, capazes de guiar e otimizar a regeneração de tendões danificados, mas usando material que é totalmente feito a partir do sangue do paciente, evitando os problemas de compatibilidade que surgem quando se introduzem elementos estranhos ao corpo. Atualmente, a investigação está a ser feita no seio do 3B's, no âmbito da tese de doutoramento de Raquel Almeida.

"Queremos usar a hipergravidade porque temos necessidade de produzir estímulos mecânicos para as células de tendão com as quais vamos fazer experiências", enquanto estão submetidos aos pensos bioativos, explica a líder da equipa. Faz todo o sentido, uma vez que "os tendões estão naturalmente sujeitos a várias forças mecânicas durante o nosso movimento", algo que o LDC poderá replicar.

O problema de Aquiles

Reza a lenda que Aquiles, um dos grandes guerreiros da mitologia grega, morreu durante a guerra de Troia devido a uma seta envenenada que atingiu o seu calcanhar, o único ponto fraco do herói que surge representado na Ilíada de Homero. Assim se explica por que motivo o tendão calcâneo, o mais espesso do corpo humano e situado na parte traseira do pé, é popularmente conhecido pelo nome de "tendão de Aquiles".

De acordo com o livro Henry Gray's Anatomy of the Human Body, mais conhecido por Anatomia de Gray (em 2015, foi publicada, após revisão, a sua 41.ª edição), existe no corpo humano um total de 4000 tendões, espalhados por ombros e braços, anca e pernas, mãos e pés, cabeça, pescoço e torso. Estes tecidos semelhantes a cordões, feitos de fibra conectiva, ligam os músculos aos ossos, suportando e transmitindo as forças mecânicas entre ambos. Basicamente, são responsáveis por manter em equilíbrio o nosso corpo, seja quando estamos parados ou em movimento.

O problema, segundo Raquel Almeida, é que as técnicas usadas hoje em dia para tratar as lesões nos tendões, seja em atletas, nas pes-soas em idade ativa ou na crescente população idosa, são pouco eficazes: "Quando há necessidade de recorrer a uma cirurgia para recuperar um tendão, muitas vezes é preciso um tecido dador, saudável, capaz de substituir o que está danificado", salienta a investigadora. A questão é que "além de ser necessário um dador", coisa que não é fácil, "o tecido vai também causar alguma morbidade no tecido original".

altOutra estratégia é cortar a parte danificada e suturar (coser) as duas extremidades saudáveis do tendão, ou, então, suturar o tendão diretamente ao osso. Existe ainda a possibilidade de inserir estruturas artificiais no tecido danificado, capazes de substituir o tendão, mas elas mais não são do que estruturas inertes, pelo que "só fazem a ponte no tecido que deixou de funcionar".

Em suma, nada disto promove a regeneração do tecido tendinoso, e um tendão que não tenha a funcionalidade original não é capaz de suportar as forças a que está sujeito o corpo.

Pensos bioativos para regenerar

Os pensos bioativos que a equipa Achilles vai testar são feitos de lisados de plaquetas, um líquido turvo e amarelo obtido a partir da lise celular de concentrados de plaquetas do sangue humano. Para obter o líquido, os concentrados são submetidos a um processo que destrói a membrana que circunda as células (este processo tem o nome de lise celular), levando à libertação de uma grande quantidade de elementos que permitem o crescimento, necessários para a expansão das células.

Estes pensos ainda não foram testados nos tendões de animais, somente em células cultivadas em laboratório. Verificou-se, contudo, que "os lisados de plaquetas são muito ricos em fatores que vão dar um estímulo bioquímico às células", explica a cientista do Minho. "Ou seja, vão funcionar, de certa forma, como indutores de um tipo de resposta por parte das células, gerando depois uma cascata de respostas em termos de regeneração."

Na experiência com a centrífuga da ESA, os pensos serão colocados por cima das células e inseridos numa placa de Petri (um disco cilíndrico), sendo tudo posto no interior de uma incubadora, a uma temperatura de 37 graus, igual à do interior do nosso corpo. A incubadora é depois inserida numa das gôndolas da centrífuga (a LDC pode suportar seis gôndolas em simultâneo), a qual vai depois girar e provocar o aumento da gravidade.

Os testes decorrerão ao longo de dois dias e meio, no próximo mês de setembro, em três ambientes diferentes de hipergravidade: 10, 15 e 20 g. O tempo de experiência variará entre as quatro e as 16 horas. "Quatro horas é um estímulo mais curto para as células, e 16 já é um estímulo relativamente mais longo, em termos de adaptação", frisa Raquel Almeida.

 

SUPER 219 - Julho 2016

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