Laserterapia de baixa intensidade na expressão de colágeno após lesão muscular cirúrgica

Low-level laser therapy in the expression of collagen after muscular surgical injury

PESQUISA ORIGINAL ORIGINAL RESEARCH

Laserterapia de baixa intensidade na expressão de colágeno após lesão muscular cirúrgica

Low-level laser therapy in the expression of collagen after muscular surgical injury

Flávia Fonseca Moreira^I; Eustáquio Luiz Paiva de Oliveira^II; Fabiano Sousa Barbosa^III; Julio Guilherme Silva^IV

^IFisioterapeuta, Especialista em Ciências da Reabilitação pela Faculdade de Minas/FAMINAS, Muriaé, MG - Brasil

^IIFisioterapeuta, Especialista em Ciências da Reabilitação pela Faculdade de Minas/FAMINAS, Mestrando em Neurociências pela Universidade Federal Fluminense/UFF, Niterói, RJ - Brasil

^IIIFisioterapeuta, Mestre em Biologia Celular e Estrutural pela Universidade Federal de Viçosa/UFV, Docente do Centro Universitário do Norte/UNINORTE, Manaus, AM - Brasil

^IVFisioterapeuta, Doutor em Mapeamento Cerebral e Aprendizagem Motora pela Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ/IPUB, Docente do Mestrado em Ciências da Reabilitação, UNISUAM - Rio de Janeiro, RJ - Brasil

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

A laserterapia é um procedimento utilizado em larga escala nas lesões musculoesqueléticas, devido as suas diversas propriedades, antiinflamatórias, cicatrizantes entre outras. Além disso, há tipos distintos de aparelhos de laser. Mesmo com os diversos modelos experimentais existentes na literatura, não há um consenso sobre a faixa de utilização, bem como o tipo de laser que promove melhor reparo no tecido muscular. Este estudo visa analisar os efeitos da laserterapia de baixa intensidade na expressão de colágeno após lesão muscular. Camundongos Swiss albinos (n=18) foram submetidos à lesão muscular cirúrgica e divididos em dois grupos, controle (C) e teste (T). Os animais foram submetidos a uma irradiação diária de 5 J/cm² pelos lasers AsGaAl 830 nm e AsGa 904 nm e, em diferentes tempos de sacrifício (7 e 14 dias). Os resultados não demonstraram diferença estatística significativa na expressão de colágeno em ambos os grupos analisados. Contudo, os dados apontam que a dose de 5 J/cm² do laser AsGa 904 nm promoveu maior deposição de fibras colágenas após 14 dias de tratamento, sugerindo que a terapia seja efetiva na síntese de colágeno. Outros estudos experimentais, em humanos, devem ser propostos para maiores inferências sobre os resultados do laser no tratamento da lesão muscular.

Palavras-chave: Terapia por Laser de baixa intensidade, colágeno, músculo esquelético

ABSTRACT

The laser therapy is a procedure utilized at long scale in the musculoskeletal injuries, due its anti-inflammatory and reparatory proprieties and others. Besides, there are differents types of laser equipments. Despites with the many experimental models at literature, there is no consensus about the range of application as well as the type of laser that promove of the best repair in muscular tissue. The aim of this study is to analyze the effects of the low level laser therapy in the expression of collagen after muscular injury. Mice Swiss albinos (n=18) were subjected to the muscular surgical injury and separated in two groups, control (C) and test (T). The animals were submitted a daily radiation of 5 J/cm² for the lasers AsGaAl 830 nm and AsGa 904 nm and, in different times of sacrifice (7 and 14 days). The results didn't demonstrate significant statistical difference in the expression of collagen in both analyzed groups. However, the data appear that the dose of 5 J/cm² of the laser AsGa 904 nm promoted larger deposition of fibers collagens after 14 days of treatment, suggesting that the therapy is effective in the synthesis of collagen. Others studies will be proposed at humans to bigger inferences about the results of laser in the treatment muscular injury.

Key-words: Low-Level Laser therapy, collagen, skeletal muscular

INTRODUÇÃO

O termo laser é um acrônimo para amplificação da luz por emissão estimulada de irradiação. Após ser idealizado em 1917, por Albert Einstein, que propôs os princípios físicos da emissão estimulada, o primeiro feixe de luz laser foi criado em 1960 e baseados nesses estudos vários aparelhos surgiram nas ultimas décadas incluindo o lasers, Arseneto de Gálio (AsGa) e Arseneto de Gálio Alumínio (AsGaAl)^1,2.

Evidências dos efeitos bioestimulatórios da laserterapia de baixa intensidade tem sido descritas em décadas anteriores, e a partir disto inúmeros estudos têm sido conduzidos para estabelecer sua eficácia³. Para alguns autores^4,5,6, o laser tem sido usado para acelerar o reparo de diferentes tecidos, incluindo tecido muscular. Albertine et al.⁷ relataram um aumento no número de mitose e o desenvolvimento de células epiteliais, promovendo aumento da vascularização e síntese de colágeno pelos fibroblastos nos sítios da lesão, sendo esta síntese confirmada por estudos in vitro^8,9,10.

O colágeno é a proteína mais abundante da matriz extracelular, correspondendo 20-25% de todo conteúdo protéico. Os tipos I, III, IV e V são predominantes no tecido muscular¹¹, sendo o tipo I responsável por formar fibras paralelas que conferem força tênsil e rigidez¹². A força elástica do tecido conectivo é significantemente afetada dependendo da quantidade e organização de fibras colágenas que conseqüentemente afeta o suporte que é fornecido ao organismo¹³. A efetiva estimulação da proliferação de fibroblastos e conseqüentemente a formação de tecido conectivo foi sugerida por alguns autores^14,15 posteriormente a exposição a laserterapia de baixa intensidade. Pugliese et al.¹⁶ mostraram resultados positivos relacionados ao colágeno, em modelo animal experimental, submetidos a irradiação por laser de baixa intensidade quando comparado com controle não irradiado. Biossintese de colágeno também foi realçado por Garavello-Freitas et al.¹⁷, após utilização de laser de baixa intensidade. Eles observaram que a terapia induziu a formação de fibras mais compactas e dispostas paralelamente no modelo de reparo ósseo. Em experimento com ligamentos mediais colaterais do joelho, após cirurgia, Fung et al.¹⁸ também relataram melhor organização e disposição de fibras colágenas.

Ribeiro et al.¹⁹, mostraram que a laserterapia de baixa intensidade estimulou a deposição de colágeno nos estágios finais da cicatrização por segunda intenção. Esta melhora na deposição de colágeno pode ser explicada pelo fato da laserterapia ser apta para regular a liberação de algumas citocinas responsáveis pela proliferação de fibroblasto e síntese de colágeno, tais como FGF-b (fator de crescimento fibroblástico beta) e TGF (fator de crescimento transformador), respectivamente¹⁶.

Recentemente Rodrigo et al²⁰, relataram que a laserterapia de baixa intensidade modula a produção de colágeno em pacientes diabéticos e que esta biomodulação esta relacionada a vários mecanismos dentre eles a proliferação de fibroblasto mostrado por Maiya et al.²¹ através de estudos histopatológicos. Reis et al.²², descreveram que laserterapia acelera o processo de reparo tecidual associado com aumento na produção de fibras colágenas com melhor organização do tecido após 5 dias de tratamento. Estudos prévios com diferentes comprimentos de onda, tais como 633 nanômetros (nm)²³, 650 nm⁶, 780 nm²⁴, 785 nm³ e 808 nm²⁵ também mostraram efeitos positivos no reparo de tecidos bem como na síntese de colágeno.

Apesar dos inúmeros estudos demonstrando os benefícios desta terapia, ainda encontramos resultados contraditórios na literatura devido aos diferentes modelos experimentais, protocolos de tratamento e lasers utilizados, sendo necessários novos estudos que ratifiquem os achados prévios. Pautado nesta prerrogativa este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos dos lasers Arseneto de Gálio Alumínio (AsGaAl 830 nm) e Arseneto de Gálio (AsGa 904 nm) na expressão de colágeno após lesão muscular induzida cirurgicamente no músculo gastrocnêmico de camundongos.

METODOLOGIA

Animais

Camundongos da linhagem Swiss albino (n=18), machos, adultos, pesando em média 35g provenientes do Biotério da Faculdade de Minas (FAMINAS) foram utilizados neste experimento. Os animais foram mantidos em ambiente com temperatura controlada (+/- 24° C), com ciclo claro/escuro de 12 / 12 horas, recebendo ração específica para espécie e água ad libitum. Todos os experimentos foram realizados respeitando as normas estabelecidas pelo Colégio Brasileiro de Experimentação animal²⁶ após aprovação pelo Comitê de Ética em Pesquisa com animais da Faculdade de Minas (FAMINAS), sob o protocolo n° 010/2008.

Procedimento cirúrgico

Os animais foram anestesiados por injeção intraperitonial com ketamina e xilazina (90 mg/kg e 10 mg/kg de peso corporal, respectivamente; Dopalen, SP, Brasil) e após tricotomia e assepsia foi realizada uma incisão longitudinal na pata traseira direita de cada animal para expor o músculo gastrocnêmio. Após a exposição do tecido muscular uma incisão cirúrgica longitudinal foi produzida conforme descrito por Cressoni et al³.

Grupos experimentais e protocolo de tratamento

Após divisão em grupos teste (T), submetidos à irradiação pelo laser, e grupo controle (C), não submetidos à irradiação, foram subdivididos em seis subgrupos com três animais cada, de acordo com os modelos de lasers e tempo de sacrifícios em dias, designados: T 830nm (7 e 14 dias), T 904nm (7 e 14 dias) e o grupo controle C (7 e 14 dias). Decorridos 24 horas da indução da lesão iniciou o protocolo de tratamento com uma única irradiação diária através da técnica pontual, no sítio da lesão, em todos animais do grupo teste. Os animais do grupo controle foram submetidos ao tratamento com o aparelho desligado, de forma placebo.

Aparelho Laser

Para condução dos experimentos terapêuticos utilizamos dois aparelhos geradores de raios lasers com o modelo e os parâmetros descritos a seguir:

AsGaAl, com comprimento de onda 830 nanômetros, infravermelho, potência de 30 mW, com emissão pulsada, potencia média de 0,03 W, área do feixe de 0,1 cm² na freqüência de 20Hz, densidade de energia 5 J/cm². A irradiação foi feita por 16,6 segundos, modelo LASERPULSE (IBRAMED, Amparo, SP, Brasil).

AsGa, com comprimento de onda de 904 nanômetros, infravermelho, com emissão pulsada, potência de 70Wpico, potencia média de 0,04 W, área do feixe de 0,1 cm², duração dos pulsos de 60nseg, na freqüência de 9,5KHz, densidade de energia 5 J/cm², com uma energia por ponto de 0,5 J. A irradiação foi feita por 15 segundos, modelo LASERPULSE (IBRAMED, Amparo, SP, Brasil).

Análise histológica

Os músculos gastrocnêmicos foram fixados em tampão Milloning por 24 horas e emblocados em paraplast (parafina) e posteriormente cortados (5µm) em micrótomo. Após desparafinização e hidratação os cortes foram corados pela técnica especial de Picrosírius (Aldrich, Milwaukee, USA) para visualização de colágeno (identifica positivamente as fibras pela cor avermelhada).

Análise Morfométrica

A visualização e captação das imagens deram-se através de um sistema de captura e análise de imagem computadorizado constituído de uma câmera digital acoplada ao microscópio Axioplan (Carl Zeiss, Oberkochen, Germany), transmitindo as imagens a um microcomputador e posteriormente analisado pelo software Image-pro Plus 4.5 (Media Cybernetcs Inc., Silver Spring, MD). A área de cada imagem foi medida automaticamente por diferencial colorimétrico. O analisador fornece ao sistema o padrão de cor a ser quantificado, e o sistema identifica a cor, preenche a área de interesse e processa a mensuração em µm².

Análise estatística

Para análise estatística utilizamos o software GraphPad Prism^TM (GraphPad Software Inc. San Diego, CA). Diferenças entre grupos foram acessadas utilizando o teste de analise de variância (ANOVA) seguido pelo teste de comparação múltipla de Tukey. Todos os resultados foram apresentados em média e desvio padrão, considerando como significante p<0,05.

RESULTADOS

A lesão muscular após sete dias mostrou extensa área de deposição de colágeno tanto no grupo AsGaAl 830 nm (Figura 1A) quanto no AsGa 904 nm (Figura 1B). Já após quatorze dias, a expressão de colágeno diminuiu em ambos os subgrupos (Figuras 1C e 1D).

Ao comparar os resultados obtidos posteriormente à técnica histológica, foi observado que com sete dias de tratamento com os lasers não houve diferença estatística significante na deposição de colágeno entre os diferentes grupos. Os resultados mantiveram-se limítrofes entre os grupos controle (94,72 ± 40,01), AsGaAl 830 nm (89,97 ± 53,34), com um discreto aumento do grupo AsGa 904 nm (98,07 ± 95,60) em relação aos demais (Figura 1E).

Após quatorze dias de tratamento os grupos AsGa 904 nm (59,98 ± 18,81) e AsGaAl 830 nm (50,46 ± 13,37) mostraram maior deposição de colágeno em relação ao grupo controle (33,09 ± 6,68), entretanto, não observamos diferenças estatísticas significativas sendo p=0,15 e p=0,19, respectivamente (Figura 1E).

Os resultados apresentados na figura 1E mostraram uma diminuição na expressão de colágeno, entre sete e quatorze dias após tratamento, no grupo controle e em ambos os lasers analisados, porem sem diferença estatística.

DISCUSSÃO

Existem vários modelos de indução de lesão tais como: miotoxinas²⁷, criolesão²⁸, entretanto, neste estudo optamos por utilizar um modelo descrito por Cressoni et al.³, através de lesão cirúrgica.

Sintetizadas inicialmente como cadeias precursoras, as moléculas de colágeno, juntam-se para formar o pró-colágeno no retículo endoplasmático rugoso (RER) que é transportado para o exterior da célula pelo complexo Golgi onde o processo de formação de fibras colágenas é concluído²⁹. Autores sugerem que a laserterapia de baixa intensidade é capaz de aumentar a síntese de colágeno, atuando como mecanismo de exportação do colágeno para o meio extracelular^30,31. Pogrel et al.³² and Schindl et al.³³, também sugerem a utilização do laser para aumentar a síntese de colágeno e de fibroblastos, citando como base para tal sugestão, estudos in vitro nos quais foram aplicados laser e resultados significativos foram obtidos quanto ao aumento dos fibroblastos e do colágeno. Semelhante ao encontrado pelos autores supracitados nossos resultados também apresentaram um aumento na deposição de colágeno no grupo irradiado em relação ao grupo não irradiado.

A síntese de colágeno ocorre em conjunto com a degradação de colágeno por matriz metaloproteases (MMPs)^33,34. Gavish et al.²⁴ estudando a atividade de MMPs após utilização da terapia laser encontrou uma atividade modulada e expressão de MMP2 e uma regulação na expressão de colagenase (MMP-1) e de inibidores de MMPs (TIMP2) em parceria com o aumento na síntese colágeno. Uma das limitações do nosso estudo, foi a não realização de uma análise entre a relação das enzimas supracitadas e seus respectivos inibidores com o aumento da expressão de colágeno descoberta nos nossos resultados. Isto promoveria um custo muito elevado, o que comprometeria os insumos disponibilizados e inviabilizaria o desenvolvimento do presente trabalho. Estudos utilizando diversos tipos de irradiação ou diferentes protocolos de aplicação mostram diferentes efeitos sobre o colágeno.

A irradiação pode atuar tanto na proliferação de fibroblastos quanto sobre a produção de colágeno. Estes efeitos dependem da densidade de energia, numero de aplicações e de comprimento de ondas utilizados^{30,31,35,36,37}. Schindl et al.³⁰, relata que dependendo da dose utilizada podem-se ter efeitos estimulatórios ou inibitórios, sugerindo que dose acima de 10 J/cm² inibe a produção de colágeno. Pereira et al.³¹, utilizando 3-4 J/cm² observaram intenso efeito sobre o crescimento de colágeno. Neste estudo utilizamos 5 J/cm² e encontramos efeitos semelhantes ao encontrado por Pereira et al.³¹.

Skinmer et al.³⁸, utilizaram comprimento de onda de 904 nm em cultura de fibroblastos e encontraram aumento na síntese de colágeno, mas não encontraram alteração no numero de células. Observaram também que esta síntese foi maior quando as aplicações foram superiores a 4 dias. Pogrel e colaboradores³² utilizando 830 nm em cultura de fibroblastos, com diferentes dose e tempos de aplicação, observaram que não houve proliferação, migração e adesão destas células. Outros estudos com o mesmo comprimento de onda mostraram sua atuação no processo de cicatrização acelerando suas fases, abreviando a fase de exsudação e acelerando a fase de reparação, e ainda, diminuindo o edema, melhorando o tecido de granulação nas lesões, estimulando a proliferação de fibroblastos e miofibroblastos, e deste modo aumentando a deposição organizada de colágeno, alem de estimular a formação de reticulo endoplasmático, de mitocôndrias e de miofibrilas^16,39. Nossos resultados mostraram um aumento na deposição de colágeno tanto com 830 nm quanto 904 nm, corroborando com o encontrado por Medrado et al.³⁹ e Pugliese et al.¹⁶.

CONCLUSÃO

Nosso estudo apresentou limitações por se tratar de um estudo com uma amostra (número de animais) reduzida (n=18). Entretanto, os nossos resultados estão em consonância com os dados da literatura internacional sobre o tema. Isto sugere que a terapêutica experimental proposta se assemelham aos achados da literatura referente a sua influencia na síntese e deposição de colágeno.

Podemos concluir que nossos resultados que apesar de não encontrarmos diferenças significativas, novos estudos devem ser propostos para elucidar os reais mecanismos de atuação do laser de baixa intensidade nas lesões musculares. Especialmente, sobre a precisão entre os lasers; novos protocolos; um maior n amostral, bem como diferentes técnicas de análise como: a zimografia e os testes mecânicos para maiores inferências sobre os benefícios da laserterapia nas lesões musculares.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos as Prof. Dr. Jussara Machado Lagrota Candido e Prof. Dr. Carla Eponina de Carvalho Pinto (Universidade Federal Fluminense - UFF), por nos proporcionar suporte técnico e, pelo apoio cedido a este estudo e as Funcionárias do laboratório de Imunopatologia da UFF, Bartira Davi e Nina Cortez pelo auxílio com a técnica histológica.

Apresentação:fev. 2010

Aceito para publicação:set. 2010

Faculdade de Minas/FAMINAS, Muriaé

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  09 Mar 2012
• Data do Fascículo
  Mar 2011

Histórico

• Recebido
  Fev 2010
• Aceito
  Set 2010