Orientador: Benedicto de Campos Vidal

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: O tendão do músculo plantaris longus de da rã-touro (Rana catesbeiana) está sujeito a forças de compressão, de torsão e de fricção, em adição às forças de tensão exercidas pelo músculo. Este trabalho visou caracterizar as adaptações estruturais e composicionais apresentadas por este tendão...

Resumo: O tendão do músculo plantaris longus de da rã-touro (Rana catesbeiana) está sujeito a forças de compressão, de torsão e de fricção, em adição às forças de tensão exercidas pelo músculo. Este trabalho visou caracterizar as adaptações estruturais e composicionais apresentadas por este tendão frente a este complexo sistema biomecânico. Estruturalmente duas regiões principais foram delimitadas, uma região de tensão, tipicamente fibrosa e tida como responsável pela transmissão das forças de tensão, e uma região de compressão, de aspecto cartilaginoso, que se desenvolve na área em que o tendão contorna a articulação tibio-fibular distal. A região de compressão distingue-se do aspecto fibrocartilaginoso descrito para tendões de mamíferos encontrados em situações semelhantes e apresenta feixes primários e fibras extremamente onduladas e/ou contorcidas, na superfície dos quais deposita-se um material basofílico caracterizado como proteoglicanos. Ultraestruturalmente estes feixes apresentam -se formados por fibrilas associadas em grupos independentes que à semelhança dos feixes que formam são também contorcidas e sem direcionamento predominante. Afixação em presença de vermelho de rutênio faz com que os proteoglicanos precipitem-se como grânulos interligados por filamentos que formam estruturas aneladas. Além destes componentes encontrados nos espaços interfibrilares, existem grânulos que são encontrados em associação com as fibrilas de colágeno e distribuídos de forma periódica de acordo com o perído d. A comparação dos tamanhos destes grânulos na região de compressão com aqueles observados na região de tensão demonstra que os primeiros são bem maiores que os últimos. Estudo morfométrico revelou que as fibrilas de colágeno da região de compressão apresentam diâmetros reduzidos e com distribuição de valores menos ampla que a região de tensão. As células da região de compressão podem ser distinguidas em três tipos, principalmente pelo conteúdo de filamentos intermediários que acumulam no citoplasma e no tipo de interação com componentes da matriz extracelular. Foi demonstrado que a região de compressão possui cerca de 7 vezes mais glicosaminoglicanos (quantificados pelo método do carbazol) que a região de tensão e que parte destes componentes estão associados na formação de grandes proteoglicanos, como revelado por filtração em gel de Sepharose CL-4B, eletroforese em gel de agarose-acrilamida e por ultracentrifugação em gradiente de cloreto de césio. Também os pequenos proteoglicanos foram identificados, sendo que o biglicam é encontrado na região de compressão e está virtualmente ausente da região de tensão, onde o decorim apresenta tamanho reduzido provavelmente por menor extensão do seu glicosaminoglicano. O menor tamanho do decorim é demonstrado também pela dimensão reduzida dos grânulos associados às fibrilas de colágeno que são revelados pelo vermelho de rutênio. Fibromodulim foi identificado nas duas regiões sem apresentar modificações estruturais evidentes entre elas. Foi demonstrado que o colágeno do tipo I é o principal componente das duas regiões do tendão, embora a presença de outros componentes de natureza colagênica tenha sido sugerida pela existência de fragmentos distintos obtidos por digestão com pepsina de material proveniente de cada região e por precipitação diferencial de colágenos, com conteúdo em aminoácidos diferente daquele apresentado pelo colágeno do tipo I. As análises efetuadas permitem concluir que este tendão possui grande capacidade de deformação, possibilitada pelo arranjo dos elementos fibrilares e pelo conteúdo em grandes proteoglicanos, além da esperada resistência à compressão, comuns a outros tendões sujeitos a forças de compressão

Abstract: The tendon of muscle plantaris longus of Rana catesbeiana is subjected to compressive, torsional and frictional forces in addition to the tension forces exerted by the muscle. This work was carried out to characterize the structural and compositional features of the tendon facing this...

Abstract: The tendon of muscle plantaris longus of Rana catesbeiana is subjected to compressive, torsional and frictional forces in addition to the tension forces exerted by the muscle. This work was carried out to characterize the structural and compositional features of the tendon facing this complex biomechanical system. Two main regions can be distinguished structurally. The tension region, typically fibrous and assumed to be responsible for the transmission of tension forces, and the compression region. with cartilaginous aspect, which develops in the area where the tendon wraps the distal tibial joint. At histologicallevel, the compression region differs from the fibrocartilaginous array described for mammalian tendons under compression and exhibits primary bundles and fibers extremely wavy and convoluted, with an coarse covering of basophilic material identified as proteoglycans. Ultrastructurally, these bundles are constituted by independent groups of convoluted fibrils without a predominant direction. Fixation in presence of ruthenium red precipitates the proteoglycans as granules associated by filaments in ring formations. Besides these granules of the interfibrillar spaces, there are granules associated with the collagen fibril surface and disposed periodically according to the d period. Comparison of the size of these granules in the compression regions with those of the tension regions demonstrated that the former are larger than the latter granules. A morphometric study demonstrated that the fibrils of the compression region show reduced diameters with a narrow distribution of values while fibrils of the tension region exhibit a wide dispersion of values reaching extremely large diameters. Cells of the compression region can be distinguished in three main types, differing essentialIy by the amount of intermediate filaments deposited in the cytoplasm and in the kind of association with extracellular matrix components. Biochemical analysis demonstrated that the compression region possess almost 7 times the amount of glycosaminoglycans found in the tension region. Part of these glycosaminoglycans are in the form of large proteoglycans as demonstrated by gel filtration in Sepharose CL-4B, composite agarose-acrylamide gel eletrophoresis, and ultracentrifugation in cesium chloride gradient. DEAE-cellulose chromatography of material extracted by 4M GuCl unveil the existence of small proteoglycans in both region of the tendon. eventhough biglycan is virtually absent of the tension region and that decorim from this region migrates faster in SDS-PAGE, pointing to its smaller size. It agrees with the smaller size offibril-associated granules revealed by fixation in presence of ruthenium red. Fibromodulim was also identified in both regions without remarkable structural modifications. Is was shown that collagen type I is the main collagenous component of both regions, though other members of the family must be present as indicated by differences in fragments obtained by digestion with pepsin and by obtention of residues of collagenous material other than type I in differential precipitation by NaCl from neutraI saline. The analysis allow us to conclude that this tendon has an increased deformability, which is guaranteed by the spacial arrangement of fibrillar components as welI as by the content in large proteoglycans, besides the expected capacity to resist compressive forces, shared with different pressure-bearing tendons