O presente trabalho visa avaliar a presença de resíduos de oxitetraciclina de longa ação em leite de vacas acometidas de dermatite digital papilomatosa, divididas em dois grupos, tratadas por aplicação tópica e intramuscular, utilizando a técnica de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Desta forma, objetivando determinar a curva de eliminação da oxitetraciclina de longa ação em múltiplas administr ações e o período de carência desse antibiótico no leite, foram colhidas amostras biológicas em diferentes tempos após a administração do fármaco. O método analítico validado apresentou linearidade, limite de quantificação, recuperação, precisão e exatidão adequados, para a quantificação da oxitetraciclina em leite bovino. Os animais do grupo 2, tratados com a aplicação tópica, não apresentaram resíduos no leite. No grupo 1, onde os animais foram tratados com aplicação intramuscular, o aumento na concentração do resíduo variou de acordo com a proximidade da coleta com a administração, e foram tão altos quanto 4854ng/ml, e os limites máximos de resíduos, foram superiores a tempo de carência preconizado pelos laboratórios farmacêuticos. / The purpose of this present work is to evaluate the presence of long action oxitetracic1ine residues in milk from DDP afflicted cows, treated with topic and intramuscular administration (8 animals per group). Analysis were performed by High Performance Liquid Chromatography after treatment with trichloracetic acid. Therefore, aiming to determine the long action oxitetracic1ine elimination curve in milk residues, after multiple administrations, and withdraw period, biological samples were collected in different times after antibiotic administrations. The validated analytic method showed suitable linearity, quantification limit, accuracy, precision and recovery, for quantification of oxitetraciclina in milk. The group in which oxytetracycline, was administred dermically showed any residues in milk in all analysed samples. In the first group, where the animals were treated with intramuscular administration, values as high as 4854 ng/ml were detected, and concentration were higher than Maximum Residue Levels after the withdraw period, determined for the pharmaceutical laboratories.

O presente trabalho visa avaliar a presença de resíduos de oxitetraciclina de longa ação em leite de vacas acometidas de dermatite digital papilomatosa, divididas em dois grupos, tratadas por aplicação tópica e intramuscular, utilizando a técnica de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Desta forma, objetivando determinar a curva de eliminação da oxitetraciclina de longa ação em múltiplas administr ações e o período de carência desse antibiótico no leite, foram colhidas amostras biológicas em diferentes tempos após a administração do fármaco. O método analítico validado apresentou linearidade, limite de quantificação, recuperação, precisão e exatidão adequados, para a quantificação da oxitetraciclina em leite bovino. Os animais do grupo 2, tratados com a aplicação tópica, não apresentaram resíduos no leite. No grupo 1, onde os animais foram tratados com aplicação intramuscular, o aumento na concentração do resíduo variou de acordo com a proximidade da coleta com a administração, e foram tão altos quanto 4854ng/ml, e os limites máximos de resíduos, foram superiores a tempo de carência preconizado pelos laboratórios farmacêuticos. / The purpose of this present work is to evaluate the presence of long action oxitetracic1ine residues in milk from DDP afflicted cows, treated with topic and intramuscular administration (8 animals per group). Analysis were performed by High Performance Liquid Chromatography after treatment with trichloracetic acid. Therefore, aiming to determine the long action oxitetracic1ine elimination curve in milk residues, after multiple administrations, and withdraw period, biological samples were collected in different times after antibiotic administrations. The validated analytic method showed suitable linearity, quantification limit, accuracy, precision and recovery, for quantification of oxitetraciclina in milk. The group in which oxytetracycline, was administred dermically showed any residues in milk in all analysed samples. In the first group, where the animals were treated with intramuscular administration, values as high as 4854 ng/ml were detected, and concentration were higher than Maximum Residue Levels after the withdraw period, determined for the pharmaceutical laboratories.

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Knochen und Muskel sind die wichtigsten Gewebe im muskuloskelettalen System welche dem Körper die Bewegungen möglich machen. Beide Gewebetypen sind hochgradig strukturierter Extrazellulärmatrix zugrundegelegt, welche die mechanischen und biologischen Funktionen bestimmen. In dieser Studie wurden die räumliche Verteilung der anisotropen elastischen Eigenschaften und der Gewebemineralisation im humanen kortikalen Femur untersucht mit akustischer Mikroskopie und Synchrotron-µCT. Die homogenisierten elastischen Eigenschaften wurden aus einer Kombination der Porosität und der Gewebeelastizitätsmatrix mit Hilfe eines asymptotischen Homogenisierungsmodells ermittelt. Der Einfluss der Gewebemineralisierung und der Strukturparameter auf die mikroskopischen und mesoskopischen elastischen Koeffizienten wurde unter Berücksichtigung der anatomischen Position des Femurschaftes untersucht. Es wurde ein Modell entwickelt, mit welchem der intramuskuläre Fettgehalt des porcinen musculus longissimus nichtinvasiv mittels quantitativem Ultraschall und dessen spektraler Analyze des Echosignals bestimmt werden kann. Muskelspezifische Parameter wie Dämpfung, spectral slope, midband fit, apparent integrated backscatter und cepstrale Paramter wurden aus den RF-Signalen extrahiert. Die Einflüsse der Muskelkomposition und Strukturparameter auf die spektralen Ultraschallparameter wurden untersucht. Die akustischer Parameter werden durch die Muskelfaserorientierung beeinflusst und weisen höhere Werte parallel zur Faserlängsrichtung als senkrecht zur Faserorientierung auf. Die in dieser Studie gewonnenen detaillierten und lokal bestimmten Knochendaten können möglicherweise als Eingabeparameter für numerische 3D FE-Simulationen. Darüber hinaus kann die Untersuchung von Veränderungen der lokalen Gewebeanisotropie neue Einsichten in Studien über Knochenumbildung geben. Diese auf Gewebeebene bestimmten Daten von Muskelgewebe können in numerischen Simulationen von akustischer Rückstreuung genutzt werden um diagnostische Methoden und Geräte zu verbessern. / Bone and muscle are the most important tissues in the musculoskeletal system that gives the ability to move the body. Both tissues have the highly oriented underlying extracellular matrix structure for performing mechanical and biological functions. In this study, the spatial distribution of anisotropic elastic properties and tissue mineralization within a human femoral cortical bone shaft were investigated using scanning acoustic microscopy and synchrotron radiation µCT. The homogenized meoscopic elastic properties were determined by a combination of porosity and tissue elastic matrix using a asymptotic homogenization model. The impact on tissue mineralization and structural parameters of the microscopic and mesocopic elastic coefficients was analyzed with respect to the anatomical location of the femoral shaft. A model was developed to estimate intramuscular fat of porcine musculus longissimus non-invasively using a quantitative ultrasonic device by spectral analysis of ultrasonic echo signals. Muscle specific acoustic parameters, i.e. attenuation, spectral slope, midband fit, apparent integrated backscatter, and cepstral parameters were extracted from the measured RF echoes. The impact of muscle composition and structural properties on ultrasonic spectral parameters was analyzed. The ultrasound propagating parameters were affected by the muscle fiber orientation. The most dominant direction dependency was found for the attenuation. The detailed locally assessed bone data in this study may serve as a real-life input for numerical 3D FE simulation models. Moreover, the assessment of changes of local tissue anisotropy may provide new insights into the bone remodelling studies. The data provided at tissue level and investigated ultrasound backscattering from muscle tissue, can be used in numerical simulation FE models for acoustical backscattering from muscle for the further improvement of diagnostic methods and equipment.

Introdução: A osteoartrite de joelhos (KOA) apresenta alta prevalência, principalmente em mulheres. Com o envelhecimento da população esta prevalência irá aumentar. Os tratamentos conservadores apresentam limitada eficácia em expressivo número de pacientes no curso do tratamento . A cirurgia de protetização apresenta altos custos, possibilidade de complicações pós-operatórias graves e ainda que a correção anatômica seja perfeita, em torno de 20% dos pacientes persistem com dor crônica pós-operatória. Portanto, é preciso avançar no conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos e estudar novas abordagens terapêuticas para agregar às existentes, visando melhor manejo da dor e para restabelecer a função de maneira mais efetiva. Estas questões motivaram três questões centrais que origiram os três estudos que compõem esta tese. Estudo I: No primeiro estudo avaliamos os mecanismos pelos quais há perpetuação da dor na KOA. Para responder a esta questão buscou respostas aos seguintes objetivos: I) Comparar se a função da via da dor inibitório descendente está associada com o estado de inibição no sistema corticospinal, indexado pelo potencial evocado motor (MEP) e o período de silêncio cortical (CSP) em pacientes com KOA e controles saudáveis. II) Determinar se há correlação entre as medidas de inibição intracortical (CSP, MEP) com alterações na escala de dor numérica (NPS 0-10) na KOA durante a tarefa de modulação condicionada de dor (CPM-task) considerando o efeito da capacidade funcional auto-relatada avaliada pelo Western Ontário and McMaster Universities Index (WOMAC) e uso de analgésicos. Métodos: Estudo transversal, foram incluídas 21 pacientes femininas com KOA e 10 controles saudáveis com idade entre 19 a 75 anos. Os parâmetros de excitabilidade do córtex motor (MEP e CSP) foram avaliados utilizando a estimulação magnética trasncraniana (EMT). Avaliação de dor e a incapacidade pelo WOMAC e a NPS (0-10) durante a CPM-task. Resultados: A média ajustada (DP) do CSP observada em pacientes com OA foi 23,43% menor do que em indivíduos saudáveis [54,54 (16,10) vs. 70,94 (22,87)], respectivamente (P = 0,01). A função do sistema modulador descendente de dor avaliado pela alteração do NPS (0-10) durante o CPM-task foi negativamente correlacionada com o parâmetro de excitabilidade cortical indexado pelo CSP (P = 0,001). O CSP foi negativamente correlacionado com a dor e incapacidade avaliada pelo índice WOMAC. Conclusão: Foi observado um sistema inibitório descendente de dor enfraquecido, corroborando com os achados em outras patologias de dor crônica. Estudo II O segundo estudo buscou determinar se na KOA, uma sessão de IMS (eletroestimulação intramuscular) ativa comparada com sham promove um efeito nos parâmetros de excitabilidade do córtex motor [MEP, inibição intracortical curta - SICI, facilitação intracortical (ICF) e CSP] e nas medidas de dor [limiar de dor a pressão (PPT); escala visual analógica de dor (VAS) e mudança na escala de dor numérica (NPS0-10) durante a CPM-task]. Esse estudo também se propôs a determinar se o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) sérico medeia o efeito desta estimulação no sistema cortico-espinhal, tal como avaliado pelo MEP e pelo PPT. Métodos: Foram incluídas 26 mulheres com KOA, com idade entre 50 a 75 anos. Elas foram divididas randomicamente para receber uma sessão de 30 minutos de IMS ativa (n = 13) ou IMS sham (n = 13) por meio de eletroestimulação com frequência de 2 Hz. As agulhas foram inseridas paravertebrais em nível da saída das raízes lombares de L1 a S2 e nos músculos cuja inervação corresponde a essas raízes e que sustentam a articulação do joelho (vasto medial, reto anterior, vasto lateral, tibial anterior e inserção da pata anserina). Os desfechos foram as medidas de dor (VAS, PPT, NPS durante CPM-task) e parâmetros de excitabilidade (MEP, CSP, SICI, ICF) realizados antes e imediatamente após a intervenção. Resultados: a IMS ativa comparado com sham diminuiu o MEP em 31,61% [intervalo de confiança (IC) 95%, 2,34-60,98]. Para os resultados secundários, IMS reduziu o ICF e aumentou o CSP. A IMS melhorou a dor relatada no VAS, o PPT e a pontuação do NPS (0-10) durante a CPM-task. O BDNF foi negativamente correlacionado com o PPT (r = 20,56). Conclusão: Obtivemos resultados demonstrando melhora da dor e reforço do sistema cortico-espinhal inibitório comparado ao tratamento sham com IMS. Estudo III O terceiro estudo buscou: 1) Avaliar se a utilização da ETCC (estimulação transcraniana de corrente contínua) combinada a IMS pode promover um resultado melhor de modulação da via cortico-espinhal de dor através da potenciação dos efeitos dos dois tratamentos; comparado a cada um deles isoladamente e ao tratamento sham. 2) Avaliar a capacidade da ETCC em reforçar o sistema inibitório descendente de dor e modular a excitabilidade neuronal através da VAS, PPT e NPS durante CPM-task. Além disso, avaliamos se o BDNF sérico poderia prever o efeito da terapia no final do tratamento. Métodos: 60 mulheres de 50 a 75 anos. Randomizadas em um de quatro grupos: ETCC+IMS, ETCC+IMS sham, ETCC sham+IMS, ETCC sham+IMS sham. Receberam 5 sessões de tratamento: ETCC anodal, lado contrário ao joelho acometido, 2mA, 30 min. IMS: estimulação com freqüência de 2Hz, 30 min; agulhas colocadas a 2cm de L1 á S2, nos músculos vasto medial, vasto lateral, reto anterior, tibial anterior e na inserção da pata anserina. Resultados: O a-tDCS + a-IMS mostrou os melhores resultados com diferença significativa na dor (VAS) [média (DP) relacionadas ao tratamento (pós e pré): 0.46 (0.04) vs. 6.32 (1.97); 95%CI -5.42 (-8.24 to -4.36), p=.003] e funcionalidade. Esse resultado iniciou na primeira sessão e manteve-se ao longo do estudo. A-tDCS+a-IMS foi o único capaz de modificar o sistema inibitório descendente de dor. Conclusão: Obtivemos melhora da dor e capacidade funcional com IMS, ETCC e ETCC+IMS. Mas somente o grupo de tratamento ETCC+IMS demonstrou capacidade de modificação do sistema inibitório descendente de dor. / Background: Knee osteoarthritis (KOA) has a high prevalence, especially in women. With the aging of the population this prevalence will increase. Conservative treatments have limited efficacy in expressive number of patients in the course of the treatment. The total knee replacement surgery presents high costs, possibility of serious postoperative complications and although the anatomical correction is perfect, around 20% persist with chronic postoperative pain. Therefore, it’s necessary to advance in the knowledge of pathophysiological mechanisms and to study new therapeutic approaches to add to the existing ones, aiming to better manage pain and to restore function more effectively. These questions motivated three central questions that originated the three studies that compose this thesis. Study I In the first study we evaluated the mechanisms by which there is perpetuation of pain in knee osteoarthritis and to answer this question sought to answer the following objectives: I) To compare if the function of the descending inhibitory pain pathway is associated with the state of inhibition in the corticospinal system, indexed by the motor evoked potential (MEP) and the cortical silent period (CSP) in patients with KOA and healthy controls. II) To determine if there is a correlation between the intracortical inhibition measures (CSP, MEP) with changes in the numerical pain scale (NPS 0-10) in the KOA during the task of conditioned pain modulation (CPM-task) considering the effect of the self-reported function evaluated by the Western Ontario and McMaster Universities Index (WOMAC) and the use of analgesics. Methods: A cross-sectional study included 21 female patients with KOA and 10 healthy controls aged 19-75 years old. Motor cortex excitability parameters (MEP and CSP) were assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Pain assessment and disability by WOMAC and NPS (0-10) during the CPM-task. Results: The adjusted mean (SD) of CSP observed in patients with OA was 23.43% lower than in healthy subjects [54,54 (16,10) vs 70.94 (22.87)], respectively (P = 0.01). The function of the descending pain modulatory system evaluated by the NPS (0-10) change during the CPM-task was negatively correlated with the cortical excitability parameter indexed by CSP (P = 0.001). CSP was negatively correlated with pain and disability assessed by the WOMAC index. Conclusion: It was observed a descending pain inhibitory system weakened, corroborating the findings of other chronic pain conditions. Study II The second study sought to determine if one active IMS session compared to sham promoted an effect on motor cortex excitability (MEP, short intracortical inhibition - SICI, intracortical facilitation (ICF) and CSP and in the pain measures [pressure pain threshold (PPT); Visual analogue pain scale (VAS) and numerical pain scale change (NPS0-10) during the CPM-task]. This study also aimed to determine whether serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) mediates the effect of this stimulation on the cortico-spinal system, as assessed by MEP and PPT. Methods: Twenty-six women with KOA, aged 50-75 years old, were included. They were randomly divided to receive a 30-minute session of active IMS (n = 13) or IMS sham (n = 13) by electrostimulation with a frequency of 2 Hz. The needles were inserted paravertebral at the level of the lumbar roots exit from L1 to S2 and in the muscles whose innervation corresponds to these roots and which support the knee joint (vastus medialis, rectus anterior, vastus lateral, tibialis anterior and insertion of the anserine paw). The outcomes were pain measures (VAS, PPT, NPS during CPM-task) and excitability parameters (MEP, CSP, SICI, ICF) performed before and immediately after the intervention. Results: the active IMS compared with sham decreased the MEP by 31.61% [confidence interval (CI) 95%, 2.34-60.98]. For the secondary outcomes, IMS reduced ICF and increased CSP. IMS improved pain reported in VAS, PPT, and NPS score (0-10) during the CPM-task. BDNF was negatively correlated with PPT (r = 20.56). Conclusion: We obtained results demonstrating improvement of pain and enhancement of the inhibitory corticospinal system compared to sham treatment with IMS. Study III The third study aimed to: 1) Evaluate if the use of the combined tDCS (transcranial direct current stimulation) to IMS can promote a better result of modulation of the corticospinal pain pathway through the potentiation of the effects of the two treatments; compared to each of them alone, and with the sham treatment. 2) To evaluate the ability of the tDCS to strengthen the descending inhibitory pain system and to modulate neuronal excitability through VAS, PPT and NPS during CPM-task. In addition, we evaluated whether serum BDNF could predict the effect of therapy at the end of treatment. Methods: 60 women aged 50 to 75 years old. Randomized in one of four groups: tDCS + IMS, tDCS + IMS sham, tDCS sham + IMS, tDCS sham + IMS sham. They received 5 sessions of treatment: anodal tDCS, opposite side to affected knee, 2mA, 30 min. IMS: stimulation with frequency of 2Hz, 30 min; needles placed at 2 cm from L1 to S2, in the vastus medialis, vastus lateralis, rectus anterior, tibialis anterior and insertion of the anserine paw. Results: a-tDCS + a-IMS showed the best results with significant difference in pain (VAS) [mean (SD) related to treatment (post and pre): 0.46 (0.04) vs. 6.32 (1.97); 95% CI -5.42 (-8.24 to -4.36), p = .003] and functionality. This result started in the first session and was maintained throughout the study. A-tDCS + a-IMS was the only one able to modify the descending inhibitory pain system. Conclusion: We achieved improved pain and functional capacity with IMS, tDCS and tDCS + IMS. But only the tDCS + IMS treatment group demonstrated ability to modify the descending inhibitory pain system.

Mon travail de thèse a été axé sur l'étude du rôle des lipides musculaires dans la régulation du métabolisme énergétique et la sensibilité à l'insuline. Les lipides sont présents sous deux formes au sein du muscle squelettique : soit sous forme d'adipocytes insérés entre les fibres/faisceaux musculaires, soit sous forme de gouttelettes lipidiques à l'intérieur des fibres musculaires (i.e. triglycérides intramyocellulaires ou IMTG). Ces deux dépôts de lipides, lorsqu'ils sont présents en excès, sont associés à la mise en place de l'insulino-résistance musculaire chez l'homme, via l'accumulation intracellulaire d'espèces lipidiques lipotoxiques altérant la signalisation insulinique pour les IMTG, et par un mécanisme inconnu pour les adipocytes. Dans un premier temps, nous avons isolé et mieux caractérisé, à partir de biopsies musculaires humaines, deux populations de cellules progénitrices. La première population présente un potentiel de différenciation myogénique en culture, il s'agit des cellules satellites (cellules progénitrices musculaires). La deuxième population est composée de cellules capables d'acquérir les propriétés phénotypiques et métaboliques d'adipocytes blancs matures, il s'agit des progéniteurs fibro/adipocytaires (FAPs). Grace à ces modèles d'étude, nous avons mis en évidence que les sécrétions des adipocytes dérivés des FAPs sont capables d'altérer la voie de signalisation et les effets de l'insuline sur des fibres musculaires humaines in vitro. Cet effet paracrine pourrait en partie expliquer la corrélation négative observée entre le contenu en adipocytes intramusculaires et la sensibilité à l'insuline chez l'homme. Dans un second temps, nous avons étudié le rôle de deux protéines, G0/G1 Switch Gene 2 (G0S2) et la périlipine 5 (PLIN5), dans la dynamique des gouttelettes lipidiques ainsi que leur impact sur le métabolisme des lipides et la sensibilité à l'insuline. Nous avons montré in vitro que ces deux protéines jouent un rôle clé dans le contrôle de la lipolyse musculaire (i.e. hydrolyse des IMTG) via l'adipose triglyceride lipase (ATGL, enzyme limitante de la lipolyse musculaire), et que G0S2 et PLIN5 inhibent l'activité de l'ATGL par des mécanismes directs et indirects, respectivement. Par ailleurs, nos données ont montré que l'invalidation de G0S2 et PLIN5 dans le muscle squelettique active la lipolyse, augmente la lipotoxicité et diminue la sensibilité à l'insuline in vivo chez la souris. Nous avons également démontré un rôle important de PLIN5 dans la régulation de l'oxydation des acides gras en ajustant finement leur disponibilité aux besoins énergétiques des cellules. En résumé, ces travaux démontrent d'une part qu'une communication entre adipocytes et fibres au sein du muscle peut entraîner une altération de la sensibilité à l'insuline musculaire chez l'homme, et d'autre part que G0S2 et PLIN5, deux protéines de la gouttelette lipidique, sont au centre du contrôle de l'homéostasie lipidique et du maintien de l'insulino-sensibilité musculaire. Ces données permettent ainsi d'élargir les connaissances existantes sur le lien entre les lipides musculaires et la sensibilité à l'insuline chez l'homme. / My PhD research work was focused on the role of muscle lipids in the regulation of energy metabolism and insulin sensitivity. Lipids can be found under two different forms in skeletal muscle: adipocytes located between muscle fibers/bundles and lipid droplets inside muscle fibers (i.e. intramyocellular triacylglycerols or IMTG). These depots, when present in excess, have both been associated with insulin-resistance in humans, mainly because of intracellular lipotoxic lipid accumulation known to impair insulin signaling for IMTG, and through a yet unknown mechanism for adipocytes. First, we isolated and characterized two distinct populations of progenitor cells from human muscle biopsies. The first population is composed of satellite cells (muscle progenitor cells) and display a myogenic differentiation potential in vitro. The second population is composed of cells that acquire the phenotypic and metabolic properties of functional white adipocytes, called fibro/adipogenic progenitors (FAPs). By using these cell models, we showed that FAPs-derived adipocytes secretions are able to impair insulin signaling and action in human skeletal muscle fibers in vitro. This paracrine effect could explain, at least partly, the inverse relationship observed between intramuscular adipocyte content and insulin sensitivity in humans. Secondly, we studied the role of two proteins, G0/G1 Switch Gene 2 (G0S2) and perilipin 5 (PLIN5), in lipid droplets dynamics as well as their impact on lipid metabolism and insulin sensitivity. We showed in vitro that these two proteins play a key role in the control of muscle lipolysis (i.e. IMTG hydrolysis) via the adipose triglyceride lipase (ATGL, catalyzing the limiting step of muscle lipolysis), and that G0S2 and PLIN5 inhibit ATGL activity through direct and indirect mechanisms, respectively. Furthermore, our data showed that G0S2 and PLIN5 invalidation in vivo in mouse skeletal muscle activates lipolysis, increases lipotoxicity and impairs insulin sensitivity. We have also highlighted an important role for PLIN5 in the regulation of fatty acids oxidation, by finely adjusting their availability to energy demand. Overall, these results clearly show on one hand that a crosstalk between adipocytes and fibers within skeletal muscle can lead to an alteration of insulin sensitivity in humans, and on the other hand that G0S2 and PLIN5, two lipid droplet proteins, play a central role in the control of muscle lipid homeostasis and insulin sensitivity. These data help to develop our current understanding of the link between muscle lipids and insulin sensitivity in humans.

Introdução: A osteoartrite de joelhos (KOA) apresenta alta prevalência, principalmente em mulheres. Com o envelhecimento da população esta prevalência irá aumentar. Os tratamentos conservadores apresentam limitada eficácia em expressivo número de pacientes no curso do tratamento . A cirurgia de protetização apresenta altos custos, possibilidade de complicações pós-operatórias graves e ainda que a correção anatômica seja perfeita, em torno de 20% dos pacientes persistem com dor crônica pós-operatória. Portanto, é preciso avançar no conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos e estudar novas abordagens terapêuticas para agregar às existentes, visando melhor manejo da dor e para restabelecer a função de maneira mais efetiva. Estas questões motivaram três questões centrais que origiram os três estudos que compõem esta tese. Estudo I: No primeiro estudo avaliamos os mecanismos pelos quais há perpetuação da dor na KOA. Para responder a esta questão buscou respostas aos seguintes objetivos: I) Comparar se a função da via da dor inibitório descendente está associada com o estado de inibição no sistema corticospinal, indexado pelo potencial evocado motor (MEP) e o período de silêncio cortical (CSP) em pacientes com KOA e controles saudáveis. II) Determinar se há correlação entre as medidas de inibição intracortical (CSP, MEP) com alterações na escala de dor numérica (NPS 0-10) na KOA durante a tarefa de modulação condicionada de dor (CPM-task) considerando o efeito da capacidade funcional auto-relatada avaliada pelo Western Ontário and McMaster Universities Index (WOMAC) e uso de analgésicos. Métodos: Estudo transversal, foram incluídas 21 pacientes femininas com KOA e 10 controles saudáveis com idade entre 19 a 75 anos. Os parâmetros de excitabilidade do córtex motor (MEP e CSP) foram avaliados utilizando a estimulação magnética trasncraniana (EMT). Avaliação de dor e a incapacidade pelo WOMAC e a NPS (0-10) durante a CPM-task. Resultados: A média ajustada (DP) do CSP observada em pacientes com OA foi 23,43% menor do que em indivíduos saudáveis [54,54 (16,10) vs. 70,94 (22,87)], respectivamente (P = 0,01). A função do sistema modulador descendente de dor avaliado pela alteração do NPS (0-10) durante o CPM-task foi negativamente correlacionada com o parâmetro de excitabilidade cortical indexado pelo CSP (P = 0,001). O CSP foi negativamente correlacionado com a dor e incapacidade avaliada pelo índice WOMAC. Conclusão: Foi observado um sistema inibitório descendente de dor enfraquecido, corroborando com os achados em outras patologias de dor crônica. Estudo II O segundo estudo buscou determinar se na KOA, uma sessão de IMS (eletroestimulação intramuscular) ativa comparada com sham promove um efeito nos parâmetros de excitabilidade do córtex motor [MEP, inibição intracortical curta - SICI, facilitação intracortical (ICF) e CSP] e nas medidas de dor [limiar de dor a pressão (PPT); escala visual analógica de dor (VAS) e mudança na escala de dor numérica (NPS0-10) durante a CPM-task]. Esse estudo também se propôs a determinar se o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) sérico medeia o efeito desta estimulação no sistema cortico-espinhal, tal como avaliado pelo MEP e pelo PPT. Métodos: Foram incluídas 26 mulheres com KOA, com idade entre 50 a 75 anos. Elas foram divididas randomicamente para receber uma sessão de 30 minutos de IMS ativa (n = 13) ou IMS sham (n = 13) por meio de eletroestimulação com frequência de 2 Hz. As agulhas foram inseridas paravertebrais em nível da saída das raízes lombares de L1 a S2 e nos músculos cuja inervação corresponde a essas raízes e que sustentam a articulação do joelho (vasto medial, reto anterior, vasto lateral, tibial anterior e inserção da pata anserina). Os desfechos foram as medidas de dor (VAS, PPT, NPS durante CPM-task) e parâmetros de excitabilidade (MEP, CSP, SICI, ICF) realizados antes e imediatamente após a intervenção. Resultados: a IMS ativa comparado com sham diminuiu o MEP em 31,61% [intervalo de confiança (IC) 95%, 2,34-60,98]. Para os resultados secundários, IMS reduziu o ICF e aumentou o CSP. A IMS melhorou a dor relatada no VAS, o PPT e a pontuação do NPS (0-10) durante a CPM-task. O BDNF foi negativamente correlacionado com o PPT (r = 20,56). Conclusão: Obtivemos resultados demonstrando melhora da dor e reforço do sistema cortico-espinhal inibitório comparado ao tratamento sham com IMS. Estudo III O terceiro estudo buscou: 1) Avaliar se a utilização da ETCC (estimulação transcraniana de corrente contínua) combinada a IMS pode promover um resultado melhor de modulação da via cortico-espinhal de dor através da potenciação dos efeitos dos dois tratamentos; comparado a cada um deles isoladamente e ao tratamento sham. 2) Avaliar a capacidade da ETCC em reforçar o sistema inibitório descendente de dor e modular a excitabilidade neuronal através da VAS, PPT e NPS durante CPM-task. Além disso, avaliamos se o BDNF sérico poderia prever o efeito da terapia no final do tratamento. Métodos: 60 mulheres de 50 a 75 anos. Randomizadas em um de quatro grupos: ETCC+IMS, ETCC+IMS sham, ETCC sham+IMS, ETCC sham+IMS sham. Receberam 5 sessões de tratamento: ETCC anodal, lado contrário ao joelho acometido, 2mA, 30 min. IMS: estimulação com freqüência de 2Hz, 30 min; agulhas colocadas a 2cm de L1 á S2, nos músculos vasto medial, vasto lateral, reto anterior, tibial anterior e na inserção da pata anserina. Resultados: O a-tDCS + a-IMS mostrou os melhores resultados com diferença significativa na dor (VAS) [média (DP) relacionadas ao tratamento (pós e pré): 0.46 (0.04) vs. 6.32 (1.97); 95%CI -5.42 (-8.24 to -4.36), p=.003] e funcionalidade. Esse resultado iniciou na primeira sessão e manteve-se ao longo do estudo. A-tDCS+a-IMS foi o único capaz de modificar o sistema inibitório descendente de dor. Conclusão: Obtivemos melhora da dor e capacidade funcional com IMS, ETCC e ETCC+IMS. Mas somente o grupo de tratamento ETCC+IMS demonstrou capacidade de modificação do sistema inibitório descendente de dor. / Background: Knee osteoarthritis (KOA) has a high prevalence, especially in women. With the aging of the population this prevalence will increase. Conservative treatments have limited efficacy in expressive number of patients in the course of the treatment. The total knee replacement surgery presents high costs, possibility of serious postoperative complications and although the anatomical correction is perfect, around 20% persist with chronic postoperative pain. Therefore, it’s necessary to advance in the knowledge of pathophysiological mechanisms and to study new therapeutic approaches to add to the existing ones, aiming to better manage pain and to restore function more effectively. These questions motivated three central questions that originated the three studies that compose this thesis. Study I In the first study we evaluated the mechanisms by which there is perpetuation of pain in knee osteoarthritis and to answer this question sought to answer the following objectives: I) To compare if the function of the descending inhibitory pain pathway is associated with the state of inhibition in the corticospinal system, indexed by the motor evoked potential (MEP) and the cortical silent period (CSP) in patients with KOA and healthy controls. II) To determine if there is a correlation between the intracortical inhibition measures (CSP, MEP) with changes in the numerical pain scale (NPS 0-10) in the KOA during the task of conditioned pain modulation (CPM-task) considering the effect of the self-reported function evaluated by the Western Ontario and McMaster Universities Index (WOMAC) and the use of analgesics. Methods: A cross-sectional study included 21 female patients with KOA and 10 healthy controls aged 19-75 years old. Motor cortex excitability parameters (MEP and CSP) were assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Pain assessment and disability by WOMAC and NPS (0-10) during the CPM-task. Results: The adjusted mean (SD) of CSP observed in patients with OA was 23.43% lower than in healthy subjects [54,54 (16,10) vs 70.94 (22.87)], respectively (P = 0.01). The function of the descending pain modulatory system evaluated by the NPS (0-10) change during the CPM-task was negatively correlated with the cortical excitability parameter indexed by CSP (P = 0.001). CSP was negatively correlated with pain and disability assessed by the WOMAC index. Conclusion: It was observed a descending pain inhibitory system weakened, corroborating the findings of other chronic pain conditions. Study II The second study sought to determine if one active IMS session compared to sham promoted an effect on motor cortex excitability (MEP, short intracortical inhibition - SICI, intracortical facilitation (ICF) and CSP and in the pain measures [pressure pain threshold (PPT); Visual analogue pain scale (VAS) and numerical pain scale change (NPS0-10) during the CPM-task]. This study also aimed to determine whether serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) mediates the effect of this stimulation on the cortico-spinal system, as assessed by MEP and PPT. Methods: Twenty-six women with KOA, aged 50-75 years old, were included. They were randomly divided to receive a 30-minute session of active IMS (n = 13) or IMS sham (n = 13) by electrostimulation with a frequency of 2 Hz. The needles were inserted paravertebral at the level of the lumbar roots exit from L1 to S2 and in the muscles whose innervation corresponds to these roots and which support the knee joint (vastus medialis, rectus anterior, vastus lateral, tibialis anterior and insertion of the anserine paw). The outcomes were pain measures (VAS, PPT, NPS during CPM-task) and excitability parameters (MEP, CSP, SICI, ICF) performed before and immediately after the intervention. Results: the active IMS compared with sham decreased the MEP by 31.61% [confidence interval (CI) 95%, 2.34-60.98]. For the secondary outcomes, IMS reduced ICF and increased CSP. IMS improved pain reported in VAS, PPT, and NPS score (0-10) during the CPM-task. BDNF was negatively correlated with PPT (r = 20.56). Conclusion: We obtained results demonstrating improvement of pain and enhancement of the inhibitory corticospinal system compared to sham treatment with IMS. Study III The third study aimed to: 1) Evaluate if the use of the combined tDCS (transcranial direct current stimulation) to IMS can promote a better result of modulation of the corticospinal pain pathway through the potentiation of the effects of the two treatments; compared to each of them alone, and with the sham treatment. 2) To evaluate the ability of the tDCS to strengthen the descending inhibitory pain system and to modulate neuronal excitability through VAS, PPT and NPS during CPM-task. In addition, we evaluated whether serum BDNF could predict the effect of therapy at the end of treatment. Methods: 60 women aged 50 to 75 years old. Randomized in one of four groups: tDCS + IMS, tDCS + IMS sham, tDCS sham + IMS, tDCS sham + IMS sham. They received 5 sessions of treatment: anodal tDCS, opposite side to affected knee, 2mA, 30 min. IMS: stimulation with frequency of 2Hz, 30 min; needles placed at 2 cm from L1 to S2, in the vastus medialis, vastus lateralis, rectus anterior, tibialis anterior and insertion of the anserine paw. Results: a-tDCS + a-IMS showed the best results with significant difference in pain (VAS) [mean (SD) related to treatment (post and pre): 0.46 (0.04) vs. 6.32 (1.97); 95% CI -5.42 (-8.24 to -4.36), p = .003] and functionality. This result started in the first session and was maintained throughout the study. A-tDCS + a-IMS was the only one able to modify the descending inhibitory pain system. Conclusion: We achieved improved pain and functional capacity with IMS, tDCS and tDCS + IMS. But only the tDCS + IMS treatment group demonstrated ability to modify the descending inhibitory pain system.

A dor crônica musculoesquelética é um importante problema de saúde pública, pois, além de ter alta prevalência, suas consequências são nefastas à condição física, psicológica e comportamental, levando ao afastamento do trabalho e aposentadoria precoce. Considerando que quadros de dor crônica são relacionados a alterações biológicas em importantes sistemas endógenos, a busca de biomarcadores sistêmicos interrelacionados com este processo podeser útil para o entendimento dos possíveis efeitos terapêuticos e adversos de técnicas de neuromodulacão, tanto centrais quanto periféricas. Baseado nisto, o objetivo principal deste estudo foi avaliar o efeito dos tratamentos com estimulação magnética transcraniana repetitiva (rTMS) e eletroestimulação intramuscular (DIMST) na intensidade da dor e em parâmetros bioquímicos e neurofisiológicos em pacientes com dor crônica musculoesquelética,e, secundariamente, buscar possíveis biomarcadores em quadros de dor crônica musculoesquelética. Este estudo foi dividido em dois experimentos. No experimento 1, comparou-se o efeito das técnicas de neuromodulação periférica (DIMST) e central (rTMS) sobre os parâmetros de excitabilidade cortical e níveis séricos de BDNF, S100β, citocinas e parâmetros de estresse oxidativo em pacientes com SDM. Foram recrutadas 46 mulheres, com idade entre 19 e 75 anos e diagnóstico de síndrome dolorosa miofascial (SDM). Trata-se de um ensaio clínico randomizado, cego, em paralelo, controlado com placebo-sham. As pacientes foram randomizadas em 4 grupos: (1) rTMS+DIMST, (2) rTMS +sham-DIMST, (3) sham-rTMS+DIMST e (4) sham-rTMS + sham-DIMST. No experimento 2, avaliou-se parâmetros neurofisiológicos de excitabilidade cortical e níveis séricos de BDNF como marcadores de dor crônica musculoesquelética. Foram recrutadas 72 mulheres, com idade entre 19 e 75 anos e diagnóstico de osteoartrite (OA) e SDM. Os parâmetros mensurados foram: dor pela escala análogo-visual (EAV), limiar de dor por algometria (PPT) e excitabilidade cortical pelo TMS. No experimento 1, as pacientes mostrarem-se iguais entre os grupos no basal. Houve uma redução na dor mensurada pela EAV nos grupos 1, 2 e 3 em relação ao grupo 4. O parâmetro de excitabilidade, potencial evocado motor (MEP), apresentou um aumento de amplitude ao final da intervenção 2. Não foram observadas mudanças nos parâmetros bioquímicos analisados durante e ao final das intervenções, seja entre as intervenções e dentro das intervenções. No experimento 2, observou-se que o PPT apresenta uma correlação positiva com inibição intracortical (ICI) e negativa com a facilitação intracortical (ICF). As pacientes com SDM apresentam o período silente (CSP) mais longo que pacientes com OA. O BDNF e estradiol apresentam relação positiva com PPT; no entanto, quando foi avaliada a interação destes fatores, o efeito sobre o PPT foi em direção oposta. Em resumo, os tratamentos ativos, central e/ou periférico, mostraram-se eficazes no alívio da dor, porém, dentre os parâmetros bioquímicos analisados, não se observouum biomarcador responsivo a estas técnicas. Sugere-se uma relação entre dor crônica musculoesquelética e alterações na excitabilidade cortical do córtex motor. Além disto, é importante ressaltar que estes tratamentos não alteraram nenhum dos parâmetros de avaliação de dano celular, como, por exemplo, o aumento de proteína glial (S100β), sugerindo que são técnicas seguras no que se refere aos parâmetros avaliados nesta tese. Posteriores estudos são necessários buscando novos biomarcadores que permitam um melhor diagnóstico, prognóstico e avaliação da resposta ao tratamento com técnicas de neuromodulação na dor crônica musculoesquelética. / Chronic musculoskeletal pain is a major public health problem with high prevalence, because, besides its high prevalences, its consequences are harmful to the physical, psychological and behavioral condition, leading to absence from work and early retirement. Taking into account that chronic pain processes are related to biological changes in endogenous systems, searching systemic biomarkers interconnected with this process can be useful to understand the potential therapeutic and adverse effects of the neuromodulation techniques, both central and peripheral. Based on that, the aim of this study was to evaluate the effect of treatment with repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and intramuscular electrical stimulation (DIMST) on pain intensity, biochemical and neurophysiological parameters in chronic musculoskeletal pain patients. Secondly, the aim was to find possible biomarkers in chronic musculoskeletal pain conditions. This study was divided into two protocols. Protocol 1, it was compared the effect of central (rTMS) and peripheral (DIMST) neuromodulation techniques on pain intensity, cortical excitability parameters and serum levels of BDNF, S100β, cytokines and oxidative stress parameters in patients with myofascial pain syndrome (MPS.) Fourty women, aged between 19 and 75 years, MPS diagnosis were recruited. This is a randomized, blind, parallel, placebo - sham clinical trial. The patients were randomized into four groups: (1) rTMS + DIMST, (2) rTMS + sham-DIMST, (3) sham-rTMS + DIMST, and (4) sham-rTMS + sham-DIMST. Protocol 2, we assessed the neurophysiological parameters of cortical excitability and BDNF serum levels as markers of chronic musculoskeletal pain. Seventy-two women, aged between 19 and 75 years diagnosed with osteoarthritis (OA) and MPS were recruited. The measured parameters were: pain intensity by visual analogue scale (VAS), pain pressure threshold (PPT) and cortical excitability by TMS. In protocol 1, the patients presented similarities in the baseline between the four groups. The patients presented a reduction in painintensity measured by VAS in the groups 1, 2 and 3 in relation to group 4. After rTMS intervention, there was an increase in the MEP amplitude. There were no changes in biochemical parameters analyzed during and after the interventions. In protocol 2, it was observed that PPT has a positive correlation with intracortical inhibition (ICI) and negative correlation with intracortical facilitation (ICF). Patients with MPS exhibit longer silent period (CSP) than OA patients. BDNF and estradiol serum levels presented a positive correlation with PPT; however, when their interaction was assessed, the effect on the PPT was in the opposite direction. In summary, the active, central and/ or peripheral treatments were effective in relieving the pain; however, among the biochemical parameters analyzed, there was no biomarker responsive to these techniques. It is suggested a relationship between chronic musculoskeletal pain and changes in cortical excitability of the motor cortex. Furthermore, it is important to note that these treatments did not alter any of the parameters of cellular damage assessment, such as the increase of glial protein (S100β), suggesting that they are safe as to the parameters evaluated in these techniques. Further studies are needed to find new biomarkers that allow better diagnosis, prognosis and assessment of treatment response with neuromodulation techniques in chronic musculoskeletal pain.

Introdução: A osteoartrite de joelhos (KOA) apresenta alta prevalência, principalmente em mulheres. Com o envelhecimento da população esta prevalência irá aumentar. Os tratamentos conservadores apresentam limitada eficácia em expressivo número de pacientes no curso do tratamento . A cirurgia de protetização apresenta altos custos, possibilidade de complicações pós-operatórias graves e ainda que a correção anatômica seja perfeita, em torno de 20% dos pacientes persistem com dor crônica pós-operatória. Portanto, é preciso avançar no conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos e estudar novas abordagens terapêuticas para agregar às existentes, visando melhor manejo da dor e para restabelecer a função de maneira mais efetiva. Estas questões motivaram três questões centrais que origiram os três estudos que compõem esta tese. Estudo I: No primeiro estudo avaliamos os mecanismos pelos quais há perpetuação da dor na KOA. Para responder a esta questão buscou respostas aos seguintes objetivos: I) Comparar se a função da via da dor inibitório descendente está associada com o estado de inibição no sistema corticospinal, indexado pelo potencial evocado motor (MEP) e o período de silêncio cortical (CSP) em pacientes com KOA e controles saudáveis. II) Determinar se há correlação entre as medidas de inibição intracortical (CSP, MEP) com alterações na escala de dor numérica (NPS 0-10) na KOA durante a tarefa de modulação condicionada de dor (CPM-task) considerando o efeito da capacidade funcional auto-relatada avaliada pelo Western Ontário and McMaster Universities Index (WOMAC) e uso de analgésicos. Métodos: Estudo transversal, foram incluídas 21 pacientes femininas com KOA e 10 controles saudáveis com idade entre 19 a 75 anos. Os parâmetros de excitabilidade do córtex motor (MEP e CSP) foram avaliados utilizando a estimulação magnética trasncraniana (EMT). Avaliação de dor e a incapacidade pelo WOMAC e a NPS (0-10) durante a CPM-task. Resultados: A média ajustada (DP) do CSP observada em pacientes com OA foi 23,43% menor do que em indivíduos saudáveis [54,54 (16,10) vs. 70,94 (22,87)], respectivamente (P = 0,01). A função do sistema modulador descendente de dor avaliado pela alteração do NPS (0-10) durante o CPM-task foi negativamente correlacionada com o parâmetro de excitabilidade cortical indexado pelo CSP (P = 0,001). O CSP foi negativamente correlacionado com a dor e incapacidade avaliada pelo índice WOMAC. Conclusão: Foi observado um sistema inibitório descendente de dor enfraquecido, corroborando com os achados em outras patologias de dor crônica. Estudo II O segundo estudo buscou determinar se na KOA, uma sessão de IMS (eletroestimulação intramuscular) ativa comparada com sham promove um efeito nos parâmetros de excitabilidade do córtex motor [MEP, inibição intracortical curta - SICI, facilitação intracortical (ICF) e CSP] e nas medidas de dor [limiar de dor a pressão (PPT); escala visual analógica de dor (VAS) e mudança na escala de dor numérica (NPS0-10) durante a CPM-task]. Esse estudo também se propôs a determinar se o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) sérico medeia o efeito desta estimulação no sistema cortico-espinhal, tal como avaliado pelo MEP e pelo PPT. Métodos: Foram incluídas 26 mulheres com KOA, com idade entre 50 a 75 anos. Elas foram divididas randomicamente para receber uma sessão de 30 minutos de IMS ativa (n = 13) ou IMS sham (n = 13) por meio de eletroestimulação com frequência de 2 Hz. As agulhas foram inseridas paravertebrais em nível da saída das raízes lombares de L1 a S2 e nos músculos cuja inervação corresponde a essas raízes e que sustentam a articulação do joelho (vasto medial, reto anterior, vasto lateral, tibial anterior e inserção da pata anserina). Os desfechos foram as medidas de dor (VAS, PPT, NPS durante CPM-task) e parâmetros de excitabilidade (MEP, CSP, SICI, ICF) realizados antes e imediatamente após a intervenção. Resultados: a IMS ativa comparado com sham diminuiu o MEP em 31,61% [intervalo de confiança (IC) 95%, 2,34-60,98]. Para os resultados secundários, IMS reduziu o ICF e aumentou o CSP. A IMS melhorou a dor relatada no VAS, o PPT e a pontuação do NPS (0-10) durante a CPM-task. O BDNF foi negativamente correlacionado com o PPT (r = 20,56). Conclusão: Obtivemos resultados demonstrando melhora da dor e reforço do sistema cortico-espinhal inibitório comparado ao tratamento sham com IMS. Estudo III O terceiro estudo buscou: 1) Avaliar se a utilização da ETCC (estimulação transcraniana de corrente contínua) combinada a IMS pode promover um resultado melhor de modulação da via cortico-espinhal de dor através da potenciação dos efeitos dos dois tratamentos; comparado a cada um deles isoladamente e ao tratamento sham. 2) Avaliar a capacidade da ETCC em reforçar o sistema inibitório descendente de dor e modular a excitabilidade neuronal através da VAS, PPT e NPS durante CPM-task. Além disso, avaliamos se o BDNF sérico poderia prever o efeito da terapia no final do tratamento. Métodos: 60 mulheres de 50 a 75 anos. Randomizadas em um de quatro grupos: ETCC+IMS, ETCC+IMS sham, ETCC sham+IMS, ETCC sham+IMS sham. Receberam 5 sessões de tratamento: ETCC anodal, lado contrário ao joelho acometido, 2mA, 30 min. IMS: estimulação com freqüência de 2Hz, 30 min; agulhas colocadas a 2cm de L1 á S2, nos músculos vasto medial, vasto lateral, reto anterior, tibial anterior e na inserção da pata anserina. Resultados: O a-tDCS + a-IMS mostrou os melhores resultados com diferença significativa na dor (VAS) [média (DP) relacionadas ao tratamento (pós e pré): 0.46 (0.04) vs. 6.32 (1.97); 95%CI -5.42 (-8.24 to -4.36), p=.003] e funcionalidade. Esse resultado iniciou na primeira sessão e manteve-se ao longo do estudo. A-tDCS+a-IMS foi o único capaz de modificar o sistema inibitório descendente de dor. Conclusão: Obtivemos melhora da dor e capacidade funcional com IMS, ETCC e ETCC+IMS. Mas somente o grupo de tratamento ETCC+IMS demonstrou capacidade de modificação do sistema inibitório descendente de dor. / Background: Knee osteoarthritis (KOA) has a high prevalence, especially in women. With the aging of the population this prevalence will increase. Conservative treatments have limited efficacy in expressive number of patients in the course of the treatment. The total knee replacement surgery presents high costs, possibility of serious postoperative complications and although the anatomical correction is perfect, around 20% persist with chronic postoperative pain. Therefore, it’s necessary to advance in the knowledge of pathophysiological mechanisms and to study new therapeutic approaches to add to the existing ones, aiming to better manage pain and to restore function more effectively. These questions motivated three central questions that originated the three studies that compose this thesis. Study I In the first study we evaluated the mechanisms by which there is perpetuation of pain in knee osteoarthritis and to answer this question sought to answer the following objectives: I) To compare if the function of the descending inhibitory pain pathway is associated with the state of inhibition in the corticospinal system, indexed by the motor evoked potential (MEP) and the cortical silent period (CSP) in patients with KOA and healthy controls. II) To determine if there is a correlation between the intracortical inhibition measures (CSP, MEP) with changes in the numerical pain scale (NPS 0-10) in the KOA during the task of conditioned pain modulation (CPM-task) considering the effect of the self-reported function evaluated by the Western Ontario and McMaster Universities Index (WOMAC) and the use of analgesics. Methods: A cross-sectional study included 21 female patients with KOA and 10 healthy controls aged 19-75 years old. Motor cortex excitability parameters (MEP and CSP) were assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Pain assessment and disability by WOMAC and NPS (0-10) during the CPM-task. Results: The adjusted mean (SD) of CSP observed in patients with OA was 23.43% lower than in healthy subjects [54,54 (16,10) vs 70.94 (22.87)], respectively (P = 0.01). The function of the descending pain modulatory system evaluated by the NPS (0-10) change during the CPM-task was negatively correlated with the cortical excitability parameter indexed by CSP (P = 0.001). CSP was negatively correlated with pain and disability assessed by the WOMAC index. Conclusion: It was observed a descending pain inhibitory system weakened, corroborating the findings of other chronic pain conditions. Study II The second study sought to determine if one active IMS session compared to sham promoted an effect on motor cortex excitability (MEP, short intracortical inhibition - SICI, intracortical facilitation (ICF) and CSP and in the pain measures [pressure pain threshold (PPT); Visual analogue pain scale (VAS) and numerical pain scale change (NPS0-10) during the CPM-task]. This study also aimed to determine whether serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) mediates the effect of this stimulation on the cortico-spinal system, as assessed by MEP and PPT. Methods: Twenty-six women with KOA, aged 50-75 years old, were included. They were randomly divided to receive a 30-minute session of active IMS (n = 13) or IMS sham (n = 13) by electrostimulation with a frequency of 2 Hz. The needles were inserted paravertebral at the level of the lumbar roots exit from L1 to S2 and in the muscles whose innervation corresponds to these roots and which support the knee joint (vastus medialis, rectus anterior, vastus lateral, tibialis anterior and insertion of the anserine paw). The outcomes were pain measures (VAS, PPT, NPS during CPM-task) and excitability parameters (MEP, CSP, SICI, ICF) performed before and immediately after the intervention. Results: the active IMS compared with sham decreased the MEP by 31.61% [confidence interval (CI) 95%, 2.34-60.98]. For the secondary outcomes, IMS reduced ICF and increased CSP. IMS improved pain reported in VAS, PPT, and NPS score (0-10) during the CPM-task. BDNF was negatively correlated with PPT (r = 20.56). Conclusion: We obtained results demonstrating improvement of pain and enhancement of the inhibitory corticospinal system compared to sham treatment with IMS. Study III The third study aimed to: 1) Evaluate if the use of the combined tDCS (transcranial direct current stimulation) to IMS can promote a better result of modulation of the corticospinal pain pathway through the potentiation of the effects of the two treatments; compared to each of them alone, and with the sham treatment. 2) To evaluate the ability of the tDCS to strengthen the descending inhibitory pain system and to modulate neuronal excitability through VAS, PPT and NPS during CPM-task. In addition, we evaluated whether serum BDNF could predict the effect of therapy at the end of treatment. Methods: 60 women aged 50 to 75 years old. Randomized in one of four groups: tDCS + IMS, tDCS + IMS sham, tDCS sham + IMS, tDCS sham + IMS sham. They received 5 sessions of treatment: anodal tDCS, opposite side to affected knee, 2mA, 30 min. IMS: stimulation with frequency of 2Hz, 30 min; needles placed at 2 cm from L1 to S2, in the vastus medialis, vastus lateralis, rectus anterior, tibialis anterior and insertion of the anserine paw. Results: a-tDCS + a-IMS showed the best results with significant difference in pain (VAS) [mean (SD) related to treatment (post and pre): 0.46 (0.04) vs. 6.32 (1.97); 95% CI -5.42 (-8.24 to -4.36), p = .003] and functionality. This result started in the first session and was maintained throughout the study. A-tDCS + a-IMS was the only one able to modify the descending inhibitory pain system. Conclusion: We achieved improved pain and functional capacity with IMS, tDCS and tDCS + IMS. But only the tDCS + IMS treatment group demonstrated ability to modify the descending inhibitory pain system.

A dor crônica musculoesquelética é um importante problema de saúde pública, pois, além de ter alta prevalência, suas consequências são nefastas à condição física, psicológica e comportamental, levando ao afastamento do trabalho e aposentadoria precoce. Considerando que quadros de dor crônica são relacionados a alterações biológicas em importantes sistemas endógenos, a busca de biomarcadores sistêmicos interrelacionados com este processo podeser útil para o entendimento dos possíveis efeitos terapêuticos e adversos de técnicas de neuromodulacão, tanto centrais quanto periféricas. Baseado nisto, o objetivo principal deste estudo foi avaliar o efeito dos tratamentos com estimulação magnética transcraniana repetitiva (rTMS) e eletroestimulação intramuscular (DIMST) na intensidade da dor e em parâmetros bioquímicos e neurofisiológicos em pacientes com dor crônica musculoesquelética,e, secundariamente, buscar possíveis biomarcadores em quadros de dor crônica musculoesquelética. Este estudo foi dividido em dois experimentos. No experimento 1, comparou-se o efeito das técnicas de neuromodulação periférica (DIMST) e central (rTMS) sobre os parâmetros de excitabilidade cortical e níveis séricos de BDNF, S100β, citocinas e parâmetros de estresse oxidativo em pacientes com SDM. Foram recrutadas 46 mulheres, com idade entre 19 e 75 anos e diagnóstico de síndrome dolorosa miofascial (SDM). Trata-se de um ensaio clínico randomizado, cego, em paralelo, controlado com placebo-sham. As pacientes foram randomizadas em 4 grupos: (1) rTMS+DIMST, (2) rTMS +sham-DIMST, (3) sham-rTMS+DIMST e (4) sham-rTMS + sham-DIMST. No experimento 2, avaliou-se parâmetros neurofisiológicos de excitabilidade cortical e níveis séricos de BDNF como marcadores de dor crônica musculoesquelética. Foram recrutadas 72 mulheres, com idade entre 19 e 75 anos e diagnóstico de osteoartrite (OA) e SDM. Os parâmetros mensurados foram: dor pela escala análogo-visual (EAV), limiar de dor por algometria (PPT) e excitabilidade cortical pelo TMS. No experimento 1, as pacientes mostrarem-se iguais entre os grupos no basal. Houve uma redução na dor mensurada pela EAV nos grupos 1, 2 e 3 em relação ao grupo 4. O parâmetro de excitabilidade, potencial evocado motor (MEP), apresentou um aumento de amplitude ao final da intervenção 2. Não foram observadas mudanças nos parâmetros bioquímicos analisados durante e ao final das intervenções, seja entre as intervenções e dentro das intervenções. No experimento 2, observou-se que o PPT apresenta uma correlação positiva com inibição intracortical (ICI) e negativa com a facilitação intracortical (ICF). As pacientes com SDM apresentam o período silente (CSP) mais longo que pacientes com OA. O BDNF e estradiol apresentam relação positiva com PPT; no entanto, quando foi avaliada a interação destes fatores, o efeito sobre o PPT foi em direção oposta. Em resumo, os tratamentos ativos, central e/ou periférico, mostraram-se eficazes no alívio da dor, porém, dentre os parâmetros bioquímicos analisados, não se observouum biomarcador responsivo a estas técnicas. Sugere-se uma relação entre dor crônica musculoesquelética e alterações na excitabilidade cortical do córtex motor. Além disto, é importante ressaltar que estes tratamentos não alteraram nenhum dos parâmetros de avaliação de dano celular, como, por exemplo, o aumento de proteína glial (S100β), sugerindo que são técnicas seguras no que se refere aos parâmetros avaliados nesta tese. Posteriores estudos são necessários buscando novos biomarcadores que permitam um melhor diagnóstico, prognóstico e avaliação da resposta ao tratamento com técnicas de neuromodulação na dor crônica musculoesquelética. / Chronic musculoskeletal pain is a major public health problem with high prevalence, because, besides its high prevalences, its consequences are harmful to the physical, psychological and behavioral condition, leading to absence from work and early retirement. Taking into account that chronic pain processes are related to biological changes in endogenous systems, searching systemic biomarkers interconnected with this process can be useful to understand the potential therapeutic and adverse effects of the neuromodulation techniques, both central and peripheral. Based on that, the aim of this study was to evaluate the effect of treatment with repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and intramuscular electrical stimulation (DIMST) on pain intensity, biochemical and neurophysiological parameters in chronic musculoskeletal pain patients. Secondly, the aim was to find possible biomarkers in chronic musculoskeletal pain conditions. This study was divided into two protocols. Protocol 1, it was compared the effect of central (rTMS) and peripheral (DIMST) neuromodulation techniques on pain intensity, cortical excitability parameters and serum levels of BDNF, S100β, cytokines and oxidative stress parameters in patients with myofascial pain syndrome (MPS.) Fourty women, aged between 19 and 75 years, MPS diagnosis were recruited. This is a randomized, blind, parallel, placebo - sham clinical trial. The patients were randomized into four groups: (1) rTMS + DIMST, (2) rTMS + sham-DIMST, (3) sham-rTMS + DIMST, and (4) sham-rTMS + sham-DIMST. Protocol 2, we assessed the neurophysiological parameters of cortical excitability and BDNF serum levels as markers of chronic musculoskeletal pain. Seventy-two women, aged between 19 and 75 years diagnosed with osteoarthritis (OA) and MPS were recruited. The measured parameters were: pain intensity by visual analogue scale (VAS), pain pressure threshold (PPT) and cortical excitability by TMS. In protocol 1, the patients presented similarities in the baseline between the four groups. The patients presented a reduction in painintensity measured by VAS in the groups 1, 2 and 3 in relation to group 4. After rTMS intervention, there was an increase in the MEP amplitude. There were no changes in biochemical parameters analyzed during and after the interventions. In protocol 2, it was observed that PPT has a positive correlation with intracortical inhibition (ICI) and negative correlation with intracortical facilitation (ICF). Patients with MPS exhibit longer silent period (CSP) than OA patients. BDNF and estradiol serum levels presented a positive correlation with PPT; however, when their interaction was assessed, the effect on the PPT was in the opposite direction. In summary, the active, central and/ or peripheral treatments were effective in relieving the pain; however, among the biochemical parameters analyzed, there was no biomarker responsive to these techniques. It is suggested a relationship between chronic musculoskeletal pain and changes in cortical excitability of the motor cortex. Furthermore, it is important to note that these treatments did not alter any of the parameters of cellular damage assessment, such as the increase of glial protein (S100β), suggesting that they are safe as to the parameters evaluated in these techniques. Further studies are needed to find new biomarkers that allow better diagnosis, prognosis and assessment of treatment response with neuromodulation techniques in chronic musculoskeletal pain.