Augmented Soft Tissue Mobilization (ASTM) is a new noninvasive technique utilized to treat chronic musculoskeletal injuries. The purpose of this study was to trace the morphological events in collagenase injured rat Achilles tendons during ASTM treatment and to observe passive occurrence of post treatment remodeling in tendons. Twelve groups of rats were divided into the following categories, A) control, B) sham surgery, C) ASTM only, D) ASTM/sham , E) tendinitis, F) ASTM/tendinitis 1 week, G) ASTM/tendinits 2 weeks H) ASTM/tendinits 3 weeks I) ASTM/tendinits 4 weeks, J) Post ASTM 5 weeks, K) Post ASTM 10 weeks, L) Post ASTM 15 weeks. One week after the last designated treatment, the Achilles tendons were harvested and then prepared for light microscopy, electron microscopy, and bifringence polarizing microscopy. An increase in fibroblast activation and proliferation was noted with the tendinitis, ASTM/tendinitis, and post groups. Ossification occurred in the core of the Achilles tendon in all of the ASTM groups. The presence of inflammatory cells was observed in the tendons and longitudinal remodeling of the collagen fibers did not occur. / Department of Biology

Tenocytes are the principal cells of the human Achilles tendon. In tendinosis, changes in the metabolism and morphology of these cells occur. Neurotrophins are growth factors essential for the development of the nervous system. Tumour necrosis factor alpha (TNF-α) has been found to kill sarcomas but has destructive effects in several major diseases. The two systems have interaction effects and are associated with apoptosis, proliferation, and pain signalling in various diseases. Whether these systems are present in the Achilles tendon and in Achilles tendinosis is unknown. The hypothesis is that the tenocytes produce substances belonging to these systems. In Studies I–III, we show that the potent effects of these substances are also likely to occur in the Achilles tendon. We found tenocyte immunoreactions for the neurotrophins brain-derived neurotrophic factor (BDNF), the nerve growth factor (NGF), the neurotrophin receptor p75, and for TNF-α and both of its receptors, TNFR1 and TNFR2. This occurred in both subjects with painful mid-portion Achilles tendinosis, and in controls. Furthermore, we found mRNA expression for BDNF and TNF-α in tenocytes, which proves that these cells produce these substances. TNFR1 mRNA was also detected for the tenocytes, and TNFR1 immunoreactions were upregulated in tendinosis tendons. This might explain why tenocytes in tendinosis undergo apoptosis more often than in normal tendons. Total physical activity (TPA) level and blood concentration of both soluble TNFR1 and BDNF were measured in Study IV. The results showed that the blood concentration of both factors were similar in subjects with tendinosis and in controls. Nevertheless, the TPA level was related to the blood concentration of sTNFR1 in tendinosis, but not in controls. This relationship should be studied further. The findings of this doctoral thesis show that neurotrophin and TNF-α systems are expressed in the Achilles tendon. We believe that the functions include tissue remodelling, proliferation and apoptosis.

This study examined the effects of plyometrics on running economy, performance, and Achilles tendon properties in female distance runners. Seventeen University athletes matched by running economy were randomly assigned to an experimental group that received supplementary plyometrics training (n=9) or a control group that performed run-training only (n=8). Subject attrition led to a final sample of twelve runners (6 experimental, 6 controls). Measurements were made pre-post an 8-week training period. Running economy was measured as oxygen consumption at three submaximal speeds, performance as time to run 3000 meters, and Achilles tendon properties were estimated via ultrasound during ramp, quasi-isometric plantar flexion to maximum on an isokinetic dynamometer. No significant differences were found between the two groups after eight weeks because of poor subject compliance and excessive variability in ultrasound measurements. The results are inconclusive as to the effect of supplementary plyometric training on running economy, performance and Achilles tendon properties.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2004. / Härtill 6 uppsatser.

Introdução: Rupturas do tendão calcâneo (TC) afetam 18 em 100.000 pessoas todos os anos. A mobilização precoce vem sendo preconizada como uma estratégia eficaz para acelerar o processo de recuperação funcional. Entretanto, a escolha do método de reabilitação após o reparo cirúrgico permanece controversa devido à ausência de evidências clínicas. Objetivo: Verificar o efeito de intervenções aceleradas e tradicionais de fisioterapia em indivíduos que realizaram sutura do TC, por meio de revisão sistemática com metanálise. Metodologia: A busca incluiu as bases de dados MEDLINE (via PubMed), EMBASE, Cochrane CENTRAL, Scopus, Science Direct, Lilacs, PEDro, além de busca manual de artigos científicos até início de janeiro de 2014. Foram incluídos ensaios clínicos randomizados e não randomizados comparando intervenções aceleradas e tradicionais após sutura do TC sobre as variáveis: força muscular, amplitude de movimento (ADM) e capacidade funcional do tornozelo. Dois revisores independentes avaliaram os estudos de acordo com critérios de inclusão e exclusão pré-estabelecidos. Resultados: Dos 2194 artigos identificados, 8 estudos foram incluídos. A revisão sistemática evidenciou alta variabilidade entre os estudos em relação as intervenções de fisioterapia. Quanto à metanálise, realizamos a avaliação dos desfechos no período de 6 meses de pós-operatório devido a ausência de dados dos mesmos em outros períodos. Na comparação entre diferentes intervenções de fisioterapia não foram observadas melhoras significativas em relação a variável força muscular (-19,66; IC95%: -74,03 a 34,71) assim como na ADM de flexão plantar (-0,05; IC95%: -3,07 a 2,97) e flexão dorsal (1,94; IC95%: -2,12 a 5,99). Conclusão: A intervenção acelerada de fisioterapia não apresentou melhora significativa da força muscular e na ADM após sutura do TA aos 6 meses de pós-operatório. / Introduction: Achilles tendon (AT) ruptures affect 18 in 100,000 people each year. Early mobilization has been recommended as an effective strategy for accelerating functional recovery. However, the choice of the best rehabilitation method after surgical repair remains controversial due to the absence of clinical evidence. Objective: To investigate the effect of traditional and accelerated rehabilitation protocols on plantiflexores muscular strength, ankle range of motion (ROM) and ankle functional capacity in subjects who underwent Achilles tendon suture, through a systematic review with meta-analysis. Methodology: The search included MEDLINE (via PubMed), EMBASE, Cochrane CENTRAL, Scopus, Science Direct, LILACS, PEDro, and manual search of manuscripts until January 2014. Randomized and non-randomized clinical trials were included comparing traditional and accelerated rehabilitation protocols after AT suturing on the following variables: muscle strength, ankle ROM and functional capacity. Two independent reviewers assessed studies according to inclusion and exclusion criteria previously established. Results: Of the 2194 articles identified, 8 studies were included. High variability between studies in relation to the rehabilitation protocols was observed in the systematic review. As for the meta-analysis, we conducted an evaluation of the outcomes up to 6 months postoperatively due to missing data from these outcomes at other time periods. When comparing the different rehabilitation protocols, no significant improvements were observed in muscle strength (-19.66, 95% CI -74.03 to 34.71) as well as in plantarflexor (-0.05; 95 %: -3.07 to 2.97) and dorsiflexor (1.94, 95% CI: -2.12 to 5.99) ROM. Conclusion: The accelerated protocol showed no significant improvement in muscle strength and ROM at 6 months post-surgical repair of the AT.

Introdução: Rupturas do tendão calcâneo (TC) afetam 18 em 100.000 pessoas todos os anos. A mobilização precoce vem sendo preconizada como uma estratégia eficaz para acelerar o processo de recuperação funcional. Entretanto, a escolha do método de reabilitação após o reparo cirúrgico permanece controversa devido à ausência de evidências clínicas. Objetivo: Verificar o efeito de intervenções aceleradas e tradicionais de fisioterapia em indivíduos que realizaram sutura do TC, por meio de revisão sistemática com metanálise. Metodologia: A busca incluiu as bases de dados MEDLINE (via PubMed), EMBASE, Cochrane CENTRAL, Scopus, Science Direct, Lilacs, PEDro, além de busca manual de artigos científicos até início de janeiro de 2014. Foram incluídos ensaios clínicos randomizados e não randomizados comparando intervenções aceleradas e tradicionais após sutura do TC sobre as variáveis: força muscular, amplitude de movimento (ADM) e capacidade funcional do tornozelo. Dois revisores independentes avaliaram os estudos de acordo com critérios de inclusão e exclusão pré-estabelecidos. Resultados: Dos 2194 artigos identificados, 8 estudos foram incluídos. A revisão sistemática evidenciou alta variabilidade entre os estudos em relação as intervenções de fisioterapia. Quanto à metanálise, realizamos a avaliação dos desfechos no período de 6 meses de pós-operatório devido a ausência de dados dos mesmos em outros períodos. Na comparação entre diferentes intervenções de fisioterapia não foram observadas melhoras significativas em relação a variável força muscular (-19,66; IC95%: -74,03 a 34,71) assim como na ADM de flexão plantar (-0,05; IC95%: -3,07 a 2,97) e flexão dorsal (1,94; IC95%: -2,12 a 5,99). Conclusão: A intervenção acelerada de fisioterapia não apresentou melhora significativa da força muscular e na ADM após sutura do TA aos 6 meses de pós-operatório. / Introduction: Achilles tendon (AT) ruptures affect 18 in 100,000 people each year. Early mobilization has been recommended as an effective strategy for accelerating functional recovery. However, the choice of the best rehabilitation method after surgical repair remains controversial due to the absence of clinical evidence. Objective: To investigate the effect of traditional and accelerated rehabilitation protocols on plantiflexores muscular strength, ankle range of motion (ROM) and ankle functional capacity in subjects who underwent Achilles tendon suture, through a systematic review with meta-analysis. Methodology: The search included MEDLINE (via PubMed), EMBASE, Cochrane CENTRAL, Scopus, Science Direct, LILACS, PEDro, and manual search of manuscripts until January 2014. Randomized and non-randomized clinical trials were included comparing traditional and accelerated rehabilitation protocols after AT suturing on the following variables: muscle strength, ankle ROM and functional capacity. Two independent reviewers assessed studies according to inclusion and exclusion criteria previously established. Results: Of the 2194 articles identified, 8 studies were included. High variability between studies in relation to the rehabilitation protocols was observed in the systematic review. As for the meta-analysis, we conducted an evaluation of the outcomes up to 6 months postoperatively due to missing data from these outcomes at other time periods. When comparing the different rehabilitation protocols, no significant improvements were observed in muscle strength (-19.66, 95% CI -74.03 to 34.71) as well as in plantarflexor (-0.05; 95 %: -3.07 to 2.97) and dorsiflexor (1.94, 95% CI: -2.12 to 5.99) ROM. Conclusion: The accelerated protocol showed no significant improvement in muscle strength and ROM at 6 months post-surgical repair of the AT.

O desenvolvimento de novos recursos terapêuticos capazes de acelerar o processo de reparo tem proporcionado avanços significativos no tratamento de lesões tendinosas. O objetivo do presente estudo foi analisar a influência da radiação LASER HeNe em cicatrização de tendões. Foi desenvolvido um modelo experimental de lesão de tendão de Aquiles através de um procedimento minimamente invasivo em coelhos adultos. Foram utilizados 40 animais distribuídos em quatro grupos de 10 animais (I, II III IV). No grupo I a lesão do tendão foi unilateral (pata direita) e o tendão lesado não recebeu estímulos com LASER. No grupo II a lesão foi unilateral (pata direita) e o tendão lesado recebeu estímulos com LASER. No grupo III a lesão do tendão foi bilateral e apenas a pata direita foi estimulada com LASER. No grupo IV foi realizada \"Sham Operation\" bilateralmente e apenas o tendão da pata direita recebeu estímulo com LASER. Todos os animais foram tratados com dose a 5 J/cm2 de forma pontual com contato direto durante 8 dias consecutivos, diariamente. Após este período os animais foram sacrificados e os tendões de Aquiles submetidos a ensaios mecânicos de tração em máquina de ensaio mecânico. Foram ensaiados 71 tendões, sendo 09 descartados. Embora não tenhamos observado diferença estatística significante nas comparações feitas entre os grupos, podemos notar que existiu uma tendência apontando que os tendões estimulados com LASER apresentaram resistência menor que os grupos controles. Estes resultados sugerem que o LASER diminuiu a resistência dentro das condições estudadas. Relevância Clínica: O presente trabalho mostra o conceito de que a irradiação LASER pode diminuir a resistência mecânica da cicatrização tendinosa em fases precoces do processo. / The development of new therapeutic resources addressing accelerating the repairing process has proportioned a meaningful advance in the treatment of tendon lesions. The purpose of the present study was to analyse the influence of He-Ne LASER radiation on tendon healing. An experimental model of Achilles tendon lesion was developed through a minimally invasive procedure in adults rabbits. We used 40 animals divided in groups of 10 animals each. In group I the tendon lesion was unilateral (right-paw) and the injured tendon did not receive LASER stimulation. In group II the lesion was unilateral (right-paw) and only, the injured side received LASER stimulation. In group III the tendon lesion was bilateral and only the right-paw was stimulated by LASER. In group IV bilateral sham operation was performed and only the right - paw received LASER stimulation. All the animals were treated with 5 J/cm2 dosis in a punctual way with direct contact for 8 successive days. After this period the animals were killed and the Achilles tendons were submitted to mechanical tests in traction on a mechanical testing machine. Seventy-one tendons were tested and 9 were discarded. No statiscally significant difference was observed in the comparison done between groups, however we could notice a tendency suggesting that the tendons stimulated by LASER presented a lesser mechanical resistance. These results suggest that LASER probably reduces the resistance in the studied conditions. Clinic Relevance: The present study supports the concept that LASER irradiation may induce an attenuation of the mechanical properties of the healing tendon in a very early phasis of the proccess.

Introdução: Rupturas do tendão calcâneo (TC) afetam 18 em 100.000 pessoas todos os anos. A mobilização precoce vem sendo preconizada como uma estratégia eficaz para acelerar o processo de recuperação funcional. Entretanto, a escolha do método de reabilitação após o reparo cirúrgico permanece controversa devido à ausência de evidências clínicas. Objetivo: Verificar o efeito de intervenções aceleradas e tradicionais de fisioterapia em indivíduos que realizaram sutura do TC, por meio de revisão sistemática com metanálise. Metodologia: A busca incluiu as bases de dados MEDLINE (via PubMed), EMBASE, Cochrane CENTRAL, Scopus, Science Direct, Lilacs, PEDro, além de busca manual de artigos científicos até início de janeiro de 2014. Foram incluídos ensaios clínicos randomizados e não randomizados comparando intervenções aceleradas e tradicionais após sutura do TC sobre as variáveis: força muscular, amplitude de movimento (ADM) e capacidade funcional do tornozelo. Dois revisores independentes avaliaram os estudos de acordo com critérios de inclusão e exclusão pré-estabelecidos. Resultados: Dos 2194 artigos identificados, 8 estudos foram incluídos. A revisão sistemática evidenciou alta variabilidade entre os estudos em relação as intervenções de fisioterapia. Quanto à metanálise, realizamos a avaliação dos desfechos no período de 6 meses de pós-operatório devido a ausência de dados dos mesmos em outros períodos. Na comparação entre diferentes intervenções de fisioterapia não foram observadas melhoras significativas em relação a variável força muscular (-19,66; IC95%: -74,03 a 34,71) assim como na ADM de flexão plantar (-0,05; IC95%: -3,07 a 2,97) e flexão dorsal (1,94; IC95%: -2,12 a 5,99). Conclusão: A intervenção acelerada de fisioterapia não apresentou melhora significativa da força muscular e na ADM após sutura do TA aos 6 meses de pós-operatório. / Introduction: Achilles tendon (AT) ruptures affect 18 in 100,000 people each year. Early mobilization has been recommended as an effective strategy for accelerating functional recovery. However, the choice of the best rehabilitation method after surgical repair remains controversial due to the absence of clinical evidence. Objective: To investigate the effect of traditional and accelerated rehabilitation protocols on plantiflexores muscular strength, ankle range of motion (ROM) and ankle functional capacity in subjects who underwent Achilles tendon suture, through a systematic review with meta-analysis. Methodology: The search included MEDLINE (via PubMed), EMBASE, Cochrane CENTRAL, Scopus, Science Direct, LILACS, PEDro, and manual search of manuscripts until January 2014. Randomized and non-randomized clinical trials were included comparing traditional and accelerated rehabilitation protocols after AT suturing on the following variables: muscle strength, ankle ROM and functional capacity. Two independent reviewers assessed studies according to inclusion and exclusion criteria previously established. Results: Of the 2194 articles identified, 8 studies were included. High variability between studies in relation to the rehabilitation protocols was observed in the systematic review. As for the meta-analysis, we conducted an evaluation of the outcomes up to 6 months postoperatively due to missing data from these outcomes at other time periods. When comparing the different rehabilitation protocols, no significant improvements were observed in muscle strength (-19.66, 95% CI -74.03 to 34.71) as well as in plantarflexor (-0.05; 95 %: -3.07 to 2.97) and dorsiflexor (1.94, 95% CI: -2.12 to 5.99) ROM. Conclusion: The accelerated protocol showed no significant improvement in muscle strength and ROM at 6 months post-surgical repair of the AT.

Orientador: Maria Alice da Cruz-Hofling / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-11T19:32:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fontana_Karina_D.pdf: 9531755 bytes, checksum: f7da29bd456d891709484931aa26063a (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O uso abusivo de esteróides anabólico androgênicos para melhorar a performance e aparência física tem sido associado a sérios efeitos adversos, alguns dos quais fatais, entretanto o seu uso controlado terapeuticamente pode trazer benefícios. O presente trabalho teve por objetivo avaliar no músculo sóleo (SOL), tibial anterior (TA) e gastrocnêmio (GAS), no músculo cardíaco e nos tendões, o efeito do uso oral do esteróide anabólico androgênico mesterolona (M, 17 beta-hydroxy-1 alpha methyl-5 alpha-androstan-3-one, C20H32O2) em camundongos sedentários e submetidos a um intenso programa aeróbico de corrida em esteira, usando um modelo murino transgênico (CETP+/-LDLr-/+). Grupos experimentais de camundongos machos (8 semanas no início dos experimentos) sedentários e exercitados (6 semanas de corrida involuntária em esteira, média de 16 m/min, 50 min/dia, 5 dias/semana) foram tratados com mesterolona dissolvida em goma arábica (veículo), ou com o veículo (ambos na concentração de 2 µg/g corpóreo: dose supra-fisiológica) nas últimas 3 semanas. Os animais eram semanalmente pesados e a pressão arterial aferida através de coxim caudal com pletismógrafo e os seus músculos foram pesados no momento do sacrifício. Foram delineados os tipos de fibras musculares com base na reação de m-ATPase, bem como a ação miotrófica da mesterolona, do exercício ou de ambos combinados nos diferentes tipos de fibras musculares. Ao microscópio de luz e eletrônico de transmissão foram avaliados no SOL, o número de miofibras, a área seccional transversa das miofibras e das mitocôndrias, a densidade mitocondrial/área de miofibra, o número de capilares/miofibra, a presença de células satélites ativadas, de "split fibers" (fibras fendidas) e a morfologia dos fusos musculares, bem como possíveis alterações da ultraestrutura em geral. A expressão da isoformas de óxido nítrico sintase neuronal (NOS I) e endotelial (NOS III) foi investigada através de imunohistoquímica e immunoblotting. Como parte, do sistema músculo esquelético, foi avaliada a resposta do tendão de Aquiles em termos de síntese de colágeno, concentração de hidroxiprolina, diâmetro e área (relativa) das fibras colágenas e aspecto ultraestrutural dos fibroblastos tendinosos (tenócitos). Finalmente, a investigação estendeu-se ao músculo cardíaco e métodos quantitativos, morfológicos e bioquímicos foram empregados para a avaliação da plasticidade cardíaca e do perfil lipídico desse modelo murino transgênico, o qual foi geneticamente modificado para estar mais próximo ao perfil lipídico humano. · Os resultados mostraram que os músculos soleo, tibial anterior e gastrocnêmio respondem diferentemente ao tratamento com mesterolona, ao exercício aeróbico ou a ambos associados. Igualmente, o mesmo se dá em relação à fibra tipo I ou aos vários tipos de fibras II, ou seja, dependendo do músculo em que estão inseridas, há variabilidade na sua resposta, isto é, elas podem ser recrutadas, não serem recrutadas, ou serem recrutadas diferencialmente. O mesmo pode ser dito em relação à sofrerem ou não hipertrofia e em que proporção ela ocorre. Igualmente, a expressão das óxido nítrico sintases, NOS I e NOS III, sofre modulação diferente dependendo do tratamento e músculo analisado. A associação do tratamento com mesterolona ao exercício físico intenso pode gerar efeitos sinérgicos ou antagônicos. · Os resultados mostraram que a mesterolona, o exercício físico e a combinação de ambos foram capazes de aumentar o conteúdo de hidroxiprolina, o diâmetro e área das fibrilas colágenas (contidas em uma área teste) do tendão e ao microscópio eletrônico os fibroblastos mostram-se hipertrofiados, com muitos prolongamentos e grande desenvolvimento da maquinaria sintética. · Os resultados mostraram o indesejável remodelamento e dano cardíaco, a indução de perfil pró-aterogênico nos animais tratados com mesterolona, e que o exercício neutraliza alguns desses efeitos. / Abstract: The abuse of anabolic-androgenic steroids (AAS) to improve physical performance is associated with serious adverse effects sometimes fatal, however benefits can be gain by its therapeutic controlled use. The present study aimed to evaluate the effects of the use of the anabolic androgenic steroid mesterolone (M, 17 beta-hydroxy-1 alpha methyl-5 alpha-androstan-3-one, C20H32O2) in the soleus (SOL), tibialis anterior (TA) and gastrocnemius (GAS), in the Achilles tendon and in the cardiac muscle remodeling and lipemic profile of transgenic mice (CETP+/-LDLr-/+), sedentary or submitted to a treadmill running aerobic exercise program. Experimental groups of male mice (aged 8 weeks at the beginning of the experiments) sedentary or exercised (6 weeks involuntary treadmill running, average of 16 m/min, 50 min/day, 5 days/week) were treated with mesterolone dissolved in gum arabic (vehicle), or with the vehicle (both at 2 µg/g body weight administered orally - supra physiological dose) in the last three weeks. The animals were weighed every week and the muscles were weighed after sacrifice of the animals. The arterial blood pressure was measured by tail-cuff plethismographys weekly. The delineation of the fibers types was done in the SOL, TA and GAS muscles through the m- ATPase reaction. The myotrophic action of mesterolone, exercise, or both combined, were also determined in relation to fiber types. The number of myofibers, the crosssectional area of the myofibers, and mitochondria, the density of mitochondria/area of myofiber, the number of capillaries/myofiber, the presence of activated satellite cells, split fibers and the morphology of the muscle spindles and of muscle tissue in general were evaluated by light and electron microscopy. The expression of the neuronal (NOS I) and endothelial (NOS III) nitric oxide synthase isoforms was investigated through immunohistochemistry and immmunoblotting. As part of the musculoskeletal system, the Achilles tendon response was evaluated in regard to the collagen synthesis, quantification of hydroxyproline, collagen fibers diameter and area (relative) and ultrastructure of the tendon fibroblasts (tenocytes). Finally, the investigation focused on the cardiac muscle remodeling and quantitative, morphological and biochemical approaches were employed for evaluating the cardiac plasticity and the lipid profile from this transgenic murine model whose lipid profile was transgenically modified to be more close to the human lipid profile. · The results showed that the soleus, tibialis anterior and gastrocnemius muscles respond differentially to the mesterolone treatment, to the aerobic exercise or both in association. Seemingly, fiber type I and the several types of II fibers showed variability. Depending on the muscle to which they belong to they can be recruited, not be recruited or be recruited differentially. Likewise, different degrees of hypertrophy, or absence of hypertrophy can be displayed by a given fiber type depending on the muscle. Similarly, the expression of the nitric oxide synthases, NOS I and NOS III, can be modulated differentially depending on the treatment and muscle analyzed. The association of mesterolone treatment and intense physical exercise can generate synergic or antagonistic effects. · The results showed that mesterolone, physical exercise or both combined were able to increase the hydroxyproline content, the diameter and area of tendon collagen fibrils (contained in an area probe), and to show evidences of increased synthesis of proteins by the fibroblasts, which besides showed several long and slender processes in agreement with characteristics of hypertrophy and enhancement of the synthetic machinery. · The results showed that mesterolone alone induced a pro-atherogenic profile and a pathogenic cardiac hypertrophy. The exercise counteracted these effects and modified favorably both the lipoprotein profile and the cardiac remodeling. / Doutorado / Doutor em Farmacologia

A estimativa das forças musculares durante o movimento humano tem inúmeras aplicações na área da Biomecânica. Nesse trabalho descrevo a aplicação de métodos de estimativa das forças musculares a dois diferentes problemas. O primeiro consiste em se quantificar as cargas a que os músculos e as articulações do membro inferior de adultos jovens estão sujeitos durante o andar em ambiente aquático e terrestre. Já o segundo consiste na investigação do efeito do aumento da complacência do tendão de Aquiles (TAq; tendão do triceps sural) na dinâmica de produção de força dos músculos gastrocnêmio e sóleo (G e S respectivamente; ambos músculos do triceps sural), visando compreender se o aumento da complacência, observado com o envelhecimento, poderia contribuir para as alterações na biomecânica da marcha de idosos. A hipótese no primeiro estudo era de que as forças desenvolvidas pelos músculos do membro inferior durante o andar em ambiente aquático não seriam menores em relação ao ambiente terrestre. Especificamente, esperávamos observar um aumento nas forças geradas nos flexores e extensores de quadril e joelho. No segundo estudo, nossas hipóteses eram de que o aumento na complacência do TAq faria com que as fibras musculares operassem mais distantes do seu comprimento ótimo, aumentando os níveis de ativação e o consumo metabólico dos músculos G e S. Com o objetivo de verificar as hipóteses levantadas nos dois estudos propostos utilizamos o software OpenSim 3.1 e dados experimentais dos movimentos estudados, para realizar simulações do andar humano e estimar as forças nos músculos do membro inferior durante essa tarefa. Em ambos os estudos os dados experimentais foram adquiridos através de sistemas de análise do movimento humano compostos por câmeras, para filmar os movimentos corporais dos voluntários, e plataformas de força, para medir as forças de reação do solo. Os resultados obtidos no primeiro estudo confirmaram nossas hipóteses, uma vez que indicam que durante determinadas fases do ciclo da marcha as forças geradas pelos músculos flexores e extensores de joelho e quadril, tais como os músculos isquiotibiais e o gluteo máximo, podem exceder as forças geradas em ambiente terrestre. Esses resultados corroboram a idéia de que o andar em ambiente aquático pode ser efetivo no ganho de força muscular. As hipóteses para o segundo estudo também foram confirmadas. Adicionalmente, nossos resultados previram que, para o triceps sural gerar a potência necessária para manter o indivíduo andando com velocidade confortável, os tendões dos músculos G e S devem se movimentar de maneira independente. A diferença no movimento dos feixes do TAq é tanto maior quanto maior a sua complacência. Além disso, verificamos que há um mínimo no consumo metabólico do gastrocnêmio em um nível específico de complacência do TAq, enquanto para o sóleo o consumo aumenta sistematicamente com o aumento da complacência. Esses resultados indicam que um aumento na complacência do TAq pode comprometer o desempenho dos músculos do triceps sural e aumentar o seu consumo energético, contribuindo para as alterações na biomecânica da marcha de idosos. As informações fornecidas nos dois estudos aqui apresentados podem auxiliar profissionais de área da saúde no planejamento de programas de treinamento e reabilitação para adultos e idosos, tanto no ambiente terrestre quanto no ambiente aquático. / Muscle force estimation during human motion has numerous applications in Biomechanics. In this work, we describe the application of methods of muscle force estimation to solve for two different problems. The first problem is to quantify lower limb muscle and joint loads that young adults are subjected to when walking in the aquatic and terrestrial environment. The second problem is to understand the effect of increased Achilles tendon compliance (AT; the triceps surae tendon) in the gastrocnemius and soleus contractile dynamics (G and S respectively; both triceps surae muscles), aiming at understanding if increased AT compliance, that occurs with aging, could play a role in the elderly gait alterations. Our hypothesis for this first study was that the forces developed by the lower limb muscles in water are not always lower than on land. Specifically, we hypothesized that the forces developed by the hip and knee flexors and extensors would be grater in water than on land. For the second study our hypothesis was that the compliant AT would cause the fibers to operate far from its optimal length resulting in higher levels of activation in both G and S, as well as higher specific metabolic consumption. In order to verify our hypotheses for both studies we used the software OpenSim 3.1 together with experimental data of volunteers walking in aquatic and terrestrial environments to simulate human walking and to estimate the forces developed by the lower limb muscles during this task. In both studies, experimental data were acquired through human movement analysis systems composed of cameras, to record the movements of the volunteers\' body, and force plates, to measure ground contact forces. We confirmed our hypotheses to the first study since our results showed that in certain periods of the gait cycle the forces developed in the knee and hip flexors and extensors, such as the hamstrings and the gluteus maximus, inside water exceeded the forces in corresponding periods of land walking. Those results corroborate the idea that walking inside water may be effective in muscle strengthening. We also confirmed our hypotheses to the second study. Additionally, we predicted that to generate the necessary power to walk with comfortable speed the triceps surae G and S tendon must move independently. This differential behavior becomes larger the greater the AT compliance. In addition, we also observed that G metabolic energy consumption was minimized for a specific level of AT compliance while S systematically increased. Those results suggest that increased AT compliance can compromise the triceps surae performance and increase metabolic consumption, contributing to the alterations on the elderly gait biomechanics. The results of our two studies may assist health professionals to better plan training and rehabilitation programs for adults and elderly in both, terrestrial and aquatic environment.