Thesis (Ph. D.)--State University of New York at Stony Brook, 1992. / eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 220-292).

Thesis (Ph. D.)--State University of New York at Stony Brook, 1992. / eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 220-292).

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2006. / Available online via OhioLINK's ETD Center; full text release delayed at author's request until 2007 Mar 21

A leptospirose é uma zoonose, amplamente difundida pelo mundo, causada por espiroquetas patogênicas do gênero Leptospira, que colonizam os túbulos renais de animais silvestres e domésticos. A transmissão ocorre, principalmente, pelo contato direto com água e solo contaminados com a urina de animais infectados que podem ser clinicamente assintomáticos. As leptospiras patogênicas invadem os tecidos do hospedeiro através da penetração da pele lesada ou mucosas da boca, narina e olhos. Logo após ultrapassar as superfícies de contato, as bactérias chegam rapidamente à corrente sanguínea e espalham-se para todos os órgãos causando lesões, principalmente, no fígado e rins onde produzem hemorragia e necrose tecidual. Após a entrada no hospedeiro, a progressão da infecção envolve a adesão das bactérias às células eucarióticas e às proteínas de matriz extracelular seguida pela invasão aos tecidos. Estudos recentes demonstraram que as leptospiras são capazes de se translocarem através das monocamadas celulares, o que poderia ser um mecanismo de evasão do sistema imune e também facilitaria a entrada e saída da corrente sanguínea para infectar órgãos-alvo. O mecanismo envolvido na invasão do patógeno através das barreiras extracelulares não está bem elucidado. Enzimas capazes de degradar proteínas da matriz extracelular poderiam contribuir com a motilidade e quimiotaxia das bactérias durante a invasão. Bactérias patogênicas sintetizam e secretam diferentes tipos de proteases, que atuam degradando colágeno e glicoproteínas entre outras proteínas do hospedeiro. Recentemente, um estudo, utilizando gelatina e caseína como substratos e lisado bacteriano, mostrou haver uma variedade de proteases em Leptospira spp. Análises do genoma indicam a presença de vários genes que codificam prováveis proteases. A comprovação experimental da existência e a caracterização funcional destas proteínas poderão contribuir no entendimento da patogenia da leptospirose. Neste sentido, este trabalho teve como objetivos a clonagem, expressão e caracterização funcional de uma provável colagenase (ColA) de L.interrogans sorovar Copenhageni. As sequências codificantes do domínio de colagenase 1 (D1), do domínio de colagenase 2 (D2) e de ambos os domínios (Full) da ColA foram amplificadas por PCR a partir de DNA genômico de Leptospira e clonadas no vetor de expressão pAE. Os fragmentos D1, D2 e Full da ColA foram expressos em E. coli BL21 - SI e purificados a partir das frações insolúveis por cromatografia de afinidade a níquel. Os fragmentos recombinantes purificados foram utilizados na obtenção dos antissoros policlonais, e as atividades enzimáticas de cada um foram avaliadas. Os antissoros policlonais produzidos em coelho apresentaram elevados níveis de anticorpos detectados por ELISA. Experimentos de Western - blotting demonstraram a presença de proteína ColA em diferentes sorovares patogênicos de Leptospira spp. As proteínas Full e D2 apresentaram atividade catalítica sobre o colágeno desnaturado e sobre peptídeo sintético e atividade hemorrágica em camundongos. Estes resultados indicam que ColA é provavelmente uma proteína de leptospira envolvidas na invasão de tecidos do hospedeiro. / Leptospirosis is a zoonosis widespread throughout the world, caused by pathogenic spirochetes of the genus Leptospira, which colonize the renal tubules of wild and domestic animals. Transmission occurs mainly through direct contact with water and soil contaminated with urine of infected animals that may be clinically asymptomatic. Pathogenic leptospires invade host tissues by penetrating damaged skin or the mucous membranes of the mouth, nostrils and eyes. Soon after passing the contact surfaces, leptospires come quickly into the bloodstream and spread to all organs causing damage mainly in the liver and kidneys where they produce hemorrhage and tissue necrosis after entering the host, the progression of the infection involves the adhesion of bacteria to eukaryotic cells and extracellular matrix proteins followed by invasion of tissues. Recent studies have shown that leptospires are able to translocate across cell monolayers, which could be a mechanism for evasion of the immune system and also facilitate the entry and exit from the bloodstream to infect target organs. The mechanism involved in pathogen invasion through extracellular barriers is not well elucidated. Enzymes capable of degrading extracellular matrix proteins could contribute to motility and chemotaxis of bacteria during the invasion. Pathogenic bacteria synthesize and secrete different types of proteases that degrade collagen and glycoproteins among other host proteins. Recently, a study using gelatin and casein as substrates and bacterial lysate showed a variety of proteases in Leptospira spp. Analysis of the genome indicate the presence of several genes encoding probable protease. The experimental proof of the existence and functional characterization of these proteins may contribute to the understanding of the pathogenesis of leptospirosis. In this sense, this work aimed the cloning, expression and functional characterization of a probable collagenase (ColA) from L.interrogans serovar Copenhageni. Coding sequences of the collagenase domain 1 (D1), collagenase domain 2 (D2), and both domains (Full) of the ColA gene were amplified by PCR from genomic Leptospira DNA and cloned into the pAE expression vector. The D1, D2 and Full fragments of ColA protein were expressed in E. coli BL21-SI and purified from the insoluble fractions by nickel affinity chromatography. The purified fragments were used to obtain the polyclonal antiserum, and their enzymatic activities were evaluated by zymography. Rabbit polyclonal antiserum against the recombinant protein fragments were produced with a high antibody level detected by ELISA. Western-blotting experiments demonstrated the presence of ColA protein in different pathogenic serovars of Leptospira. The Full and D2 proteins showed catalytic activity on denatured collagen and synthetic peptide and hemorrhagic activity in mice. These results indicated that ColA is probably a leptospiral protein involved in invasion of host tissues.

As metaloproteinases da matriz (MMPs) foram relacionadas a diversas doenças inflamatórias como artrite e também ao câncer. O presente trabalho tem por objetivo estabelecer o papel da MMP-2, MMP-9 e MMP-8 no processo de inflamação pulpar. Foram adotadas as seguintes hipóteses nulas: (1) o padrão de expressão das MMP-2, MMP-9 e MMP-8 não sofre alteração nos diferentes estágios da polpa humana: normal, reversível, transição, irreversível ou necrose; (2) não há diferença de expressão das MMP-2, -9 e MMP-8, considerando-se um mesmo estágio de inflamação tecidual pulpar. Os métodos utilizados foram: (I) Obtenção dos espécimes, que foram divididos em grupos de acordo com critérios adotados de semiologia subjetiva e objetiva. Obtiveram-se os seguintes grupos: GI (Controle) dentes hígidos (n=7); GII (Pulpite Reversível n=4); GIII (Pulpite Transição n=4); GIV (Pulpite Irreversível/Necrose n=8). Logo após exodontia, os dentes obtidos foram cortados ligeiramente abaixo da junção amelodentinária e fixados em formol a 10% por 48h. Foram lavados em água corrente (24h) para então serem processados histologicamente. Foram obtidas secções de 4m, aderidas em lâminas silanizadas e submetidas à imunomarcação (Técnica da Peroxidase), utilizando os anticorpos anti MMP-2, MMP-9 e MMP-8 humanos. A presença de imunomarcação foi realizada através da análise semi-quantitativa por escores, sendo que a quantificação de marcação por corte seguiu o seguinte escore: 0= ausente; 1= leve; 2= moderada; 3= intensa. Realizou-se teste estatístico não paramétrico Kruskal-Wallis, p<0,05. As comparações intergrupos revelaram, para CO: (1)MMP-2 - GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0,01) e GII>GIV (p<0,05); (2)MMP-9 GI=GII=GIV, GII=GIII e GIII>GI (p<0,01); (3)MMP-8 GI=GII=GIII=GIV. Na região central da polpa, obteve-se: (1)MMP-2 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0,001) e GII>GIV (p<0,01); (2)MMP-9 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GIV>GI (p<0,001) e GIV>GII (p<0,01); (3)MMP-8 GI=GII, GIII=GIV, GIII>GI (p<0,05), GIV>GI (p<0,01), GIII>GII (p<0,05) e GIV>GII (p<0,05). Quanto às comparações intragrupos, na CO mostraram: (1)GI - MMP-2>MMP9 (p<0,001), MMP-2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8; (2)GII MMP-2>MMP-9 (p<0,01); MMP-2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8; (3)GIII e GIV MMP-2=MMP-9=MMP-8. Para a região mais central da polpa: (1)GI e GII MMP-2=MMP-9=MMP-8; (2)GIII MMP9>MMP-2 (p<0,05), MMP- 2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8; (3)GIV MMP-9>MMP-2 (p<0,01), MMP-2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8. Sendo assim, as duas hipóstese nulas foram rejeitadas. Conclui-se ainda que MMP-2, MMP-9 e MMP-8 atuam no processo de inflamação pulpar de maneira distinta na CO e polpa central; MMP-2 é mais expressa em polpa sadia; a maior expressão de MMP-9 relaciona-se à presença de inflamação pulpar; em polpas inflamadas, a expressão de MMP- 8 é maior quando comparadas a polpas normal, embora tal enzima seja também levemente expressada em tecido pulpar normal. / The matrix metalloproteinases (MMPs) have been related to various inflammatory diseases, such as arthritis, as well as to cancer. The aim of the present study was to establish the role of MMP-2, MMP-9 and MMP-8 in the process of dental pulp inflammation. The following null hypotheses were adopted: (1) the pattern of MMP-2, MMP-9 and MMP-8 expression does not undergo alteration in the following different stages of human pulp: normal, reversible, transition, irreversible or necrosis; (2) there is no difference in the expression of MMP-2, -9 and MMP-8, when considering the same stage of pulp tissue inflammation. The methods used were: (I) Obtainment of specimens, which were divided into groups according to the subjective and objective criteria of semiology adopted. The following groups were obtained: GI (Control) healthy teeth (n=7); GII (Reversible Pulpitis n=4); GIII (Transition Pulpitis n=4); GIV (Irreversible Pulpitis/Necrosis n=8). Soon after extraction the teeth obtained were cut slightly below the amelodentinal junction and fixed in 10% formol for 48h. They were washed under running water (24h) and were histologically processed afterwards. Sections of 4m were obtained, adhered to silanized slides, and submitted to immunomarking (Peroxidase Technique), using human anti MMP-2, MMP-9 and MMP- 8 antibodies. The presence of immunomarking was determined through semi-quantitative analysis by scores, and marking by cut was quantified using the following score: 0= absent; 1= slight; 2= moderate; 3= intense. The Kruskal-Wallis non-parametric statistical test was performed, p<0.05. Intergroup comparisons revealed the following: for CO: (1)MMP-2 - GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0.01) and GII>GIV (p<0.05); (2)MMP-9 GI=GII=GIV, GII=GIII and GIII>GI (p<0,01); (3)MMP-8 GI=GII=GIII=GIV. In the central region of the pulp, the following results were obtained: (1)MMP-2 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0.001) and GII>GIV (p<0.01); (2)MMP-9 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GIV>GI (p<0.001) and GIV>GII (p<0.01); (3)MMP-8 GI=GII, GIII=GIV, GIII>GI (p<0.05), GIV>GI (p<0.01), GIII>GII (p<0.05) and GIV>GII (p<0.05). With regard to intragroup comparisons, in CO the following were shown: (1)GI - MMP-2>MMP9 (p<0.001), MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8; (2)GII MMP-2>MMP-9 (p<0.01); MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8; (3)GIII and GIV MMP- 2=MMP-9=MMP-8. For the most central region of the pulp: (1)GI and GII MMP-2=MMP- 9=MMP-8; (2)GIII MMP9>MMP-2 (p<0.05), MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8; (3)GIV MMP-9>MMP-2 (p<0.01), MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8. Therefore, the two null hypotheses were rejected. Moreover, it was concluded that MMP-2, MMP-9 and MMP-8 act in the process of pulp inflammation in a distinct manner in CO and central pulp; more MMP-2 is expressed in healthy pulp; the highest expression of MMP-9 is related to the presence of pulp inflammation; in inflamed pulp, the expression of MMP-8 is higher when compared with that of normal pulp, although this enzyme is also slightly expressed in normal pulp tissue.

The collagenolytic proteinases, type IV collagenase and cathepsins Land H, have been implicated in tumour invasion and metastasis, by virtue of their degradative action on the extracellular matrix barriers traversed by migrating tumour cells. Type IV collagenase was isolated from human leucocytes using anti-peptide antibody immunoaffinity chromatography. The highly specific targeting of both native and denatured forms of human type IV collagenase by these anti-peptide antibodies holds much promise for immunolocalisation studies in human tumour tissue. Cathepsin L was purified in both a free; single-chain form from sheep liver, and as complexes with the endogenous cysteine proteinase inhibitor, stefin B. These complexes comprised mixtures of the usual tight-binding non-covalent, inhibitory complexes, and novel, proteolytically active, covalent cathepsin L/stefin B complexes. The latter form spontaneously in a pH-dependent manner in vitro from purified, active constituents. The primary structures of these complexing moieties from sheep liver are reported here for the first time, and showed a high degree of sequence homology with their human counterparts. Single-chain cathepsin L, both in the free, and novel, covalently complexed forms, manifested stability and increased activity at neutral pH, thus suggesting a role in extracellular tissue destruction. This potential involvement in tumour invasion was strengthened by demonstrating that the single-chain form of the enzyme, and similar covalent complexes, active under physiological conditions, could be isolated from liver tissue homogenates of higher primates, baboon (Papio ursinus) and man. A battery of versatile polyclonal anti-sheep cathepsin L and anti-human cathepsins L and H peptide antibodies were raised in chickens and rabbits. The chicken egg yolk antibodies were often of a higher titre than the corresponding rabbit serum antibodies, and additionally manifested unique immunoinhibitory properties. In the case of the polyclonal chicken anti-sheep cathepsin L antibodies, this was derived from their ability to target a peptide located in the active site of cathepsin L. The chicken anti-human cathepsins L and H peptide antibodies constitute the immunological probes of choice for immunolocalisation and in vitro tumour invasion studies to elucidate the relative contributions of these collagenolytic cathepsins to tumour invasion, and could ultimately find application in tumour immunotherapy. / Thesis (Ph.D.)-University of Natal, Pietermaritzburg, 1992.

As metaloproteinases da matriz (MMPs) foram relacionadas a diversas doenças inflamatórias como artrite e também ao câncer. O presente trabalho tem por objetivo estabelecer o papel da MMP-2, MMP-9 e MMP-8 no processo de inflamação pulpar. Foram adotadas as seguintes hipóteses nulas: (1) o padrão de expressão das MMP-2, MMP-9 e MMP-8 não sofre alteração nos diferentes estágios da polpa humana: normal, reversível, transição, irreversível ou necrose; (2) não há diferença de expressão das MMP-2, -9 e MMP-8, considerando-se um mesmo estágio de inflamação tecidual pulpar. Os métodos utilizados foram: (I) Obtenção dos espécimes, que foram divididos em grupos de acordo com critérios adotados de semiologia subjetiva e objetiva. Obtiveram-se os seguintes grupos: GI (Controle) dentes hígidos (n=7); GII (Pulpite Reversível n=4); GIII (Pulpite Transição n=4); GIV (Pulpite Irreversível/Necrose n=8). Logo após exodontia, os dentes obtidos foram cortados ligeiramente abaixo da junção amelodentinária e fixados em formol a 10% por 48h. Foram lavados em água corrente (24h) para então serem processados histologicamente. Foram obtidas secções de 4m, aderidas em lâminas silanizadas e submetidas à imunomarcação (Técnica da Peroxidase), utilizando os anticorpos anti MMP-2, MMP-9 e MMP-8 humanos. A presença de imunomarcação foi realizada através da análise semi-quantitativa por escores, sendo que a quantificação de marcação por corte seguiu o seguinte escore: 0= ausente; 1= leve; 2= moderada; 3= intensa. Realizou-se teste estatístico não paramétrico Kruskal-Wallis, p<0,05. As comparações intergrupos revelaram, para CO: (1)MMP-2 - GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0,01) e GII>GIV (p<0,05); (2)MMP-9 GI=GII=GIV, GII=GIII e GIII>GI (p<0,01); (3)MMP-8 GI=GII=GIII=GIV. Na região central da polpa, obteve-se: (1)MMP-2 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0,001) e GII>GIV (p<0,01); (2)MMP-9 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GIV>GI (p<0,001) e GIV>GII (p<0,01); (3)MMP-8 GI=GII, GIII=GIV, GIII>GI (p<0,05), GIV>GI (p<0,01), GIII>GII (p<0,05) e GIV>GII (p<0,05). Quanto às comparações intragrupos, na CO mostraram: (1)GI - MMP-2>MMP9 (p<0,001), MMP-2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8; (2)GII MMP-2>MMP-9 (p<0,01); MMP-2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8; (3)GIII e GIV MMP-2=MMP-9=MMP-8. Para a região mais central da polpa: (1)GI e GII MMP-2=MMP-9=MMP-8; (2)GIII MMP9>MMP-2 (p<0,05), MMP- 2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8; (3)GIV MMP-9>MMP-2 (p<0,01), MMP-2=MMP-8 e MMP-9=MMP-8. Sendo assim, as duas hipóstese nulas foram rejeitadas. Conclui-se ainda que MMP-2, MMP-9 e MMP-8 atuam no processo de inflamação pulpar de maneira distinta na CO e polpa central; MMP-2 é mais expressa em polpa sadia; a maior expressão de MMP-9 relaciona-se à presença de inflamação pulpar; em polpas inflamadas, a expressão de MMP- 8 é maior quando comparadas a polpas normal, embora tal enzima seja também levemente expressada em tecido pulpar normal. / The matrix metalloproteinases (MMPs) have been related to various inflammatory diseases, such as arthritis, as well as to cancer. The aim of the present study was to establish the role of MMP-2, MMP-9 and MMP-8 in the process of dental pulp inflammation. The following null hypotheses were adopted: (1) the pattern of MMP-2, MMP-9 and MMP-8 expression does not undergo alteration in the following different stages of human pulp: normal, reversible, transition, irreversible or necrosis; (2) there is no difference in the expression of MMP-2, -9 and MMP-8, when considering the same stage of pulp tissue inflammation. The methods used were: (I) Obtainment of specimens, which were divided into groups according to the subjective and objective criteria of semiology adopted. The following groups were obtained: GI (Control) healthy teeth (n=7); GII (Reversible Pulpitis n=4); GIII (Transition Pulpitis n=4); GIV (Irreversible Pulpitis/Necrosis n=8). Soon after extraction the teeth obtained were cut slightly below the amelodentinal junction and fixed in 10% formol for 48h. They were washed under running water (24h) and were histologically processed afterwards. Sections of 4m were obtained, adhered to silanized slides, and submitted to immunomarking (Peroxidase Technique), using human anti MMP-2, MMP-9 and MMP- 8 antibodies. The presence of immunomarking was determined through semi-quantitative analysis by scores, and marking by cut was quantified using the following score: 0= absent; 1= slight; 2= moderate; 3= intense. The Kruskal-Wallis non-parametric statistical test was performed, p<0.05. Intergroup comparisons revealed the following: for CO: (1)MMP-2 - GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0.01) and GII>GIV (p<0.05); (2)MMP-9 GI=GII=GIV, GII=GIII and GIII>GI (p<0,01); (3)MMP-8 GI=GII=GIII=GIV. In the central region of the pulp, the following results were obtained: (1)MMP-2 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GI>GIV (p<0.001) and GII>GIV (p<0.01); (2)MMP-9 GI=GII=GIII, GIII=GIV, GIV>GI (p<0.001) and GIV>GII (p<0.01); (3)MMP-8 GI=GII, GIII=GIV, GIII>GI (p<0.05), GIV>GI (p<0.01), GIII>GII (p<0.05) and GIV>GII (p<0.05). With regard to intragroup comparisons, in CO the following were shown: (1)GI - MMP-2>MMP9 (p<0.001), MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8; (2)GII MMP-2>MMP-9 (p<0.01); MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8; (3)GIII and GIV MMP- 2=MMP-9=MMP-8. For the most central region of the pulp: (1)GI and GII MMP-2=MMP- 9=MMP-8; (2)GIII MMP9>MMP-2 (p<0.05), MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8; (3)GIV MMP-9>MMP-2 (p<0.01), MMP-2=MMP-8 and MMP-9=MMP-8. Therefore, the two null hypotheses were rejected. Moreover, it was concluded that MMP-2, MMP-9 and MMP-8 act in the process of pulp inflammation in a distinct manner in CO and central pulp; more MMP-2 is expressed in healthy pulp; the highest expression of MMP-9 is related to the presence of pulp inflammation; in inflamed pulp, the expression of MMP-8 is higher when compared with that of normal pulp, although this enzyme is also slightly expressed in normal pulp tissue.

INTRODUÇÃO: Este estudo tem como objetivo comparar os achados biomecânicos e anatomopatológicos de um modelo animal inédito de tendinopatia do tendão do calcâneo, induzido por injeções seriadas de baixa dose da enzima colagenase bacteriana, com o modelo mais comumente utilizado na literatura, induzido por injeção única de maior dose da enzima, e com os controles. A hipótese é que a utilização de injeções seriadas resultaria em alterações tendíneas mais progressivas e duradouras, similar à doença nos humanos. MÉTODOS: Quarenta e cinco (N=45) coelhos foram randomizados em três diferentes grupos de estudo (A, B e Controles). Animais do Grupo A (n=18) foram submetidos a três injeções seriadas de baixa dose de colagenase (0,1mg), em ambos os tendões do calcâneo, separadas por intervalo de duas semanas. Animais do Grupo B (n=18) foram injetados com dose única de maior dose (0,3mg). Já no Grupo Controle, animais (n=9) foram injetados bilateralmente com três doses seriadas de solução fisiológica 0,9%. Após a última injeção, foi realizada eutanásia do mesmo número de animais dos Grupos A e B (n=6), com 10 semanas (Subgrupos A1 e B1), 12 semanas (Subgrupos A2 e B2) e 16 semanas (Subgrupos A3 e B3). Todos os animais do Grupo controle foram eutanasiados após 16 semanas. Alterações anatomopatológicas, pelo escore de Bonar, e biomecânicas foram comparadas entre os grupos e dentro de cada grupo, para os diferentes momentos de eutanásia. Valores de p < 0,05 foram considerados estatisticamente significativos. RESULTADOS: Após 16 semanas, o escore anatomopatológico de Bonar foi significativamente maior para ambos os Grupos A (11,8±2,28) e B (5,6±2,51), quando comparados aos controles (2±0,76). Os valores para o grupo A também diferiram do Grupo B (p < 0,001). Para os desfechos biomecânicos, os grupos diferiram quanto à área de secção transversa do tendão (p=0,003), módulo de elasticidade (p=0,024), e tensões no limite da elasticidade (p=0,020) e na resistência máxima (p=0,022), com piores resultados encontrados nos animais do Grupo A. Na semana 12, também houve diferença entre os Grupos A e B para o escore anatomopatológico de Bonar (p=0,028) e para a tensão no limite da elasticidade(p=0,013), novamente com piores resultados no Grupo A. Já na 10a semana, foram os coelhos do Grupo B que demonstraram alterações mais pronunciadas quando comparados aos do Grupo A, com diferença significativa no Escore de Bonar (p=0,033), área de secção transversa do tendão (p=0,038), rigidez (p=0,048), módulo de elasticidade (p=0,024), força, tensão, energia e densidade de energia no limite da elasticidade (p=0,008, p=0,020, p=0,047 e p=0,0015, respectivamente) além de força e tensão no limite da resistência máxima (p=0,004 e p=0,008, respectivamente). A comparação dos desfechos dentro de cada grupo, entre os diferentes subgrupos, apresentou diferenças significativas no escore de Bonar em ambos os grupos A (p=0,012) e B (p < 0,001). Parâmetros biomecânicos não diferiram entre os subgrupos do Grupo A. Já os subgrupos do grupo B apresentaram diferenças na área de secção transversa do tendão (p=0,011), módulo de elasticidade (p=0,024), tensão no limite da elasticidade (p=0,023) e da resistência máxima (p=0,031), assim como na a densidade de energia no limite da elasticidade (p=0,017), com resultados mais pronunciados no subgrupo B1. CONCLUSÃO: O modelo animal de tendinopatia do tendão calcâneo induzida por injeções seriadas de colagenase apresentou alterações anatomopatológicas e biomecânicas mais avançadas na 16a semana, de caráter progressivo e duradouro, similar à doença dos humanos. Tal modelo experimental pode representar uma melhor opção na indução da tendinopatia do tendão do calcâneo, possibilitando a realização de estudos promissores no futuro / INTRODUCTION: This study aims to compare the biomechanical and histological findings of a new animal model of Achilles tendinopathy induced by serial low-dose injections of bacterial collagenase with the most commonly used high-dose single injection and to controls. The hypothesis of the study is that consecutive low-dose injections of collagenase would result in more progressive and long-lasting tendinopathic findings, reproducing better the disease in humans. METHODS: Forty-five (N=45) rabbits were randomly divided into three groups (A, B and Control). Animals in Group A (n=18) underwent three serial low-dose (0,1mg) injections of bacterial type I collagenase in both Achilles tendons, separated by a two-week interval. Animals in Group B (n=18) underwent bilateral single high dose injection (0,3mg) of the same enzyme. In the Control Group, animals (n=9) were injected bilaterally with three consecutive doses of saline solution, separated by a two-week interval. Following the last injection, the same number of rabbits from Groups A and B (n=6) were euthanized after 10 weeks (Subgroups A1 and B1), 12 weeks (Subgroups A2 and B2), and 16 weeks (Subgroups A3 and B3). Animals in the Control Group were all euthanized after 16 weeks. Histological findings, using the Bonar tendinopathy score, and biomechanical properties of the Achilles tendons were compared between the groups and inside each the group, in the different time-points of euthanasia. Findings at 16 weeks were considered primary outcomes. P-values < 0,05 were considered significant. RESULTS: After 16 weeks, the Bonar score was significantly increased for both Groups A (11,8±2,28) and B (5,6±2,51), when compared to controls (2±0,76). Group A has also differed from Group B (p < 0,001). Regarding biomechanical findings, groups differed in cross-sectional area of the Achilles tendon (p=0,003), Young\'s modulus (p=0,024), Yield stress (p=0,020) and ultimate tensile strength (p=0,022), with the worst results in animals from Group A. At 12 weeks, comparison between Groups A and B have shown significant differences for Bonar score (p=0,028) and Yield stress (p=0,013), again with worse results in Group A. Conversely, at 10 weeks, rabbits in Group B showed worse results when compared to Group A, with significant differences in the Bonar score (p=0,033), cross sectional area of the tendon (p=0,038), stiffness (p=0,048), Young\'s modulus (p=0,024), Yield tension (0,008), Yield stress (p=0,020), energy Yield (p=0,047), ultimate tension (p=0,004), ultimate stress (p=0,008) and yield strain energy density (p=0,015). The comparison of outcomes inside each group, in the different time-points of follow-up, demonstrated significant differences in the Bonar score for Group A (p=0,012) and Group B (p < 0,001). Regarding biomechanical properties, Group A showed no differences between the subgroups for any of the parameters evaluated. Subgroups in Group B differed for cross-sectional area of the tendon (p=0,011), Young\'s modulus (p=0,024), Yield stress (p=0,023), ultimate stress (p=0,031) and yield strain energy density (p=0,017), with worst results in the earliest follow-up (Subgroup B1). CONCLUSIONS: The animal model of Achilles tendinopathy induced by consecutive injections of collagenase showed worse histological and biomechanical properties after 16 weeks, demonstrating more progressive and long lasting tendinopathic findings, reproducing better the disease in humans. This novel experimental model can represent a better option to induce Achilles tendinopathy, allowing promising future research on the subject

INTRODUÇÃO: Este estudo tem como objetivo comparar os achados biomecânicos e anatomopatológicos de um modelo animal inédito de tendinopatia do tendão do calcâneo, induzido por injeções seriadas de baixa dose da enzima colagenase bacteriana, com o modelo mais comumente utilizado na literatura, induzido por injeção única de maior dose da enzima, e com os controles. A hipótese é que a utilização de injeções seriadas resultaria em alterações tendíneas mais progressivas e duradouras, similar à doença nos humanos. MÉTODOS: Quarenta e cinco (N=45) coelhos foram randomizados em três diferentes grupos de estudo (A, B e Controles). Animais do Grupo A (n=18) foram submetidos a três injeções seriadas de baixa dose de colagenase (0,1mg), em ambos os tendões do calcâneo, separadas por intervalo de duas semanas. Animais do Grupo B (n=18) foram injetados com dose única de maior dose (0,3mg). Já no Grupo Controle, animais (n=9) foram injetados bilateralmente com três doses seriadas de solução fisiológica 0,9%. Após a última injeção, foi realizada eutanásia do mesmo número de animais dos Grupos A e B (n=6), com 10 semanas (Subgrupos A1 e B1), 12 semanas (Subgrupos A2 e B2) e 16 semanas (Subgrupos A3 e B3). Todos os animais do Grupo controle foram eutanasiados após 16 semanas. Alterações anatomopatológicas, pelo escore de Bonar, e biomecânicas foram comparadas entre os grupos e dentro de cada grupo, para os diferentes momentos de eutanásia. Valores de p < 0,05 foram considerados estatisticamente significativos. RESULTADOS: Após 16 semanas, o escore anatomopatológico de Bonar foi significativamente maior para ambos os Grupos A (11,8±2,28) e B (5,6±2,51), quando comparados aos controles (2±0,76). Os valores para o grupo A também diferiram do Grupo B (p < 0,001). Para os desfechos biomecânicos, os grupos diferiram quanto à área de secção transversa do tendão (p=0,003), módulo de elasticidade (p=0,024), e tensões no limite da elasticidade (p=0,020) e na resistência máxima (p=0,022), com piores resultados encontrados nos animais do Grupo A. Na semana 12, também houve diferença entre os Grupos A e B para o escore anatomopatológico de Bonar (p=0,028) e para a tensão no limite da elasticidade(p=0,013), novamente com piores resultados no Grupo A. Já na 10a semana, foram os coelhos do Grupo B que demonstraram alterações mais pronunciadas quando comparados aos do Grupo A, com diferença significativa no Escore de Bonar (p=0,033), área de secção transversa do tendão (p=0,038), rigidez (p=0,048), módulo de elasticidade (p=0,024), força, tensão, energia e densidade de energia no limite da elasticidade (p=0,008, p=0,020, p=0,047 e p=0,0015, respectivamente) além de força e tensão no limite da resistência máxima (p=0,004 e p=0,008, respectivamente). A comparação dos desfechos dentro de cada grupo, entre os diferentes subgrupos, apresentou diferenças significativas no escore de Bonar em ambos os grupos A (p=0,012) e B (p < 0,001). Parâmetros biomecânicos não diferiram entre os subgrupos do Grupo A. Já os subgrupos do grupo B apresentaram diferenças na área de secção transversa do tendão (p=0,011), módulo de elasticidade (p=0,024), tensão no limite da elasticidade (p=0,023) e da resistência máxima (p=0,031), assim como na a densidade de energia no limite da elasticidade (p=0,017), com resultados mais pronunciados no subgrupo B1. CONCLUSÃO: O modelo animal de tendinopatia do tendão calcâneo induzida por injeções seriadas de colagenase apresentou alterações anatomopatológicas e biomecânicas mais avançadas na 16a semana, de caráter progressivo e duradouro, similar à doença dos humanos. Tal modelo experimental pode representar uma melhor opção na indução da tendinopatia do tendão do calcâneo, possibilitando a realização de estudos promissores no futuro / INTRODUCTION: This study aims to compare the biomechanical and histological findings of a new animal model of Achilles tendinopathy induced by serial low-dose injections of bacterial collagenase with the most commonly used high-dose single injection and to controls. The hypothesis of the study is that consecutive low-dose injections of collagenase would result in more progressive and long-lasting tendinopathic findings, reproducing better the disease in humans. METHODS: Forty-five (N=45) rabbits were randomly divided into three groups (A, B and Control). Animals in Group A (n=18) underwent three serial low-dose (0,1mg) injections of bacterial type I collagenase in both Achilles tendons, separated by a two-week interval. Animals in Group B (n=18) underwent bilateral single high dose injection (0,3mg) of the same enzyme. In the Control Group, animals (n=9) were injected bilaterally with three consecutive doses of saline solution, separated by a two-week interval. Following the last injection, the same number of rabbits from Groups A and B (n=6) were euthanized after 10 weeks (Subgroups A1 and B1), 12 weeks (Subgroups A2 and B2), and 16 weeks (Subgroups A3 and B3). Animals in the Control Group were all euthanized after 16 weeks. Histological findings, using the Bonar tendinopathy score, and biomechanical properties of the Achilles tendons were compared between the groups and inside each the group, in the different time-points of euthanasia. Findings at 16 weeks were considered primary outcomes. P-values < 0,05 were considered significant. RESULTS: After 16 weeks, the Bonar score was significantly increased for both Groups A (11,8±2,28) and B (5,6±2,51), when compared to controls (2±0,76). Group A has also differed from Group B (p < 0,001). Regarding biomechanical findings, groups differed in cross-sectional area of the Achilles tendon (p=0,003), Young\'s modulus (p=0,024), Yield stress (p=0,020) and ultimate tensile strength (p=0,022), with the worst results in animals from Group A. At 12 weeks, comparison between Groups A and B have shown significant differences for Bonar score (p=0,028) and Yield stress (p=0,013), again with worse results in Group A. Conversely, at 10 weeks, rabbits in Group B showed worse results when compared to Group A, with significant differences in the Bonar score (p=0,033), cross sectional area of the tendon (p=0,038), stiffness (p=0,048), Young\'s modulus (p=0,024), Yield tension (0,008), Yield stress (p=0,020), energy Yield (p=0,047), ultimate tension (p=0,004), ultimate stress (p=0,008) and yield strain energy density (p=0,015). The comparison of outcomes inside each group, in the different time-points of follow-up, demonstrated significant differences in the Bonar score for Group A (p=0,012) and Group B (p < 0,001). Regarding biomechanical properties, Group A showed no differences between the subgroups for any of the parameters evaluated. Subgroups in Group B differed for cross-sectional area of the tendon (p=0,011), Young\'s modulus (p=0,024), Yield stress (p=0,023), ultimate stress (p=0,031) and yield strain energy density (p=0,017), with worst results in the earliest follow-up (Subgroup B1). CONCLUSIONS: The animal model of Achilles tendinopathy induced by consecutive injections of collagenase showed worse histological and biomechanical properties after 16 weeks, demonstrating more progressive and long lasting tendinopathic findings, reproducing better the disease in humans. This novel experimental model can represent a better option to induce Achilles tendinopathy, allowing promising future research on the subject

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Tendinopathy is a common degenerative pathology that is characterized by activity related pain, focal tendon tenderness, intratendinous imaging changes, and typically results in changes in the histological, mechanical, and molecular properties of the tendon. Tendinopathy is difficult to study in humans, which has contributed to limited knowledge of the pathology, and thus a lack of appropriate treatment options. However, most believe that the pathology is degenerative as a result of a combination of both extrinsic and intrinsic factors. In order to gain understanding of this pathology, animal models are required. Because each tendon is naturally exposed to different conditions, a universal model is not feasible; therefore, an appropriate animal model must be established for each tendon susceptible to degenerative changes. While acceptable models have been developed for several tendons, a reliable model for the Achilles tendon remains elusive. The purpose of this dissertation was to develop an animal model of Achilles tendinopathy by investigating the individual and combined effects of an intrinsic and extrinsic factor on the rodent Achilles tendon. Rats selectively bred for high capacity running and Sprague Dawley rats underwent uphill treadmill running (an extrinsic factor) to mechanically overload the Achilles tendon or served as cage controls. Collagenase (intrinsic factor) was injected into one Achilles tendon in each animal to intrinsically break down the tendon. There were no interactions between uphill running and collagenase injection, indicating that the influence of the two factors was independent. Uphill treadmill running alone failed to produce any pathological changes in the histological or mechanical characteristics of the Achilles tendon, but did modify molecular activity. Intratendinous collagenase injection had negative effects on the histological, mechanical, and molecular properties of the tendon. The results of this dissertation demonstrated that the combined introduction of uphill treadmill running and collagenase injection did not lead to degenerative changes consistent with human Achilles tendinopathy. Intratendiouns collagenase injection negatively influenced the tendon; however, these changes were generally transient and not influenced by mechanical overload. Future studies should consider combinations of other intrinsic and extrinsic factors in an effort to develop an animal model that replicates human Achilles tendinopathy.