Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A Matriz Extracelular, a estrutura biolÃgica que sustenta as cÃlulas em tecidos animais, à composta de fibras elÃsticas como colÃgeno e elastina. Sabe-se que a atividade enzimÃtica desempenha papel fundamental na manutenÃÃo dessas fibras elÃsticas. O desequilÃbrio entre destruiÃÃo e reparo das fibras elÃsticas pode levar a doenÃas como fibrose e enfizema. Neste estudo, nÃs apresentamos um modelo simples para simular digestÃo enzimÃtica e reparo de fibras sob tensÃo. A fibra à representada por uma cadeia de molas linearmente elÃsticas em sÃrie. A fibra à cercada por duas camadas de sÃtios ao longo dos quais partÃculas representantes de enzimas e fragmentos podem se difundir. Estas partÃculas podem se ligar e se desligar da fibra, simulando o processo de reaÃÃo ao alterar a constante elÃstica local por um fator multiplicativo. Estuda-se a distribuiÃÃo do nÃmero de visitas de partÃculas degradadoras e enrijecedoras Ãs molas em funÃÃo do tempo de difusÃo e a consequente variaÃÃo da rigidez da fibra, sob diversas condiÃÃes iniciais (parÃmetros do modelo). Mostra-se que, devido a caracterÃsticas matemÃticas intrÃnsecas ao modelo, o efeito de degradaÃÃo prevalece sobre o de enrijecimento ainda quando a concentraÃÃo de agentes de ambos os tipos à a mesma. NÃo hà relaÃÃo entre o nÃmero de partÃculas degradadoras e enrijecedoras que garanta a estabilidade da constante elÃstica da fibra. Quanto um fator de anisotropia à incluÃdo no modelo e o comportamento do sistema passa a depender da tensÃo aplicada à fibra, mostra-se que o aumento da tensÃo em geral contribui para o aumento da atividade enzimÃtica. Este estudo poderà ajudar a entender a progressÃo da degradaÃÃo de tecidos em doenÃas como enfisema e fibrose. / Extracelular matrix, the biological structure that supports cells in animal tissue, is composed of elastic fibers such as collagen and elastin. It is known that enzymes activity plays an important role in maintenance of these elastic fibers. The imbalance between destruction and repair of the elastic fibers can lead to diseases such as fibrosis and emphysema. In this study, we present a simple model to simulate enzymatic digestion and repair
of elastic fibers under tension. The fiber is represented by a chain of linearly elastic springs in series surrounded by two layers of sites along which particles representing enzymes and fragments can diffuse. These particles can biding-unbinding in the fiber simulating the reaction process by changing the local stiffness by a multiplicative factor. We study the distribution of the number of visits of particles to the springs as function of time and the consequent change of the fiber stiffness, under different initial conditions (model parameters). We show that, due to no linearity of the model, the degradation effect prevails even when the concentrations of the two type of agents are the same. There is no relation between the number of degradative and rigidifying particles that garantee that the fiber stiffness remains constant. When an anisotropy factor is included on the model and the system behaviour becomes dependent on the tension applied to the fiber, we show that the increase of tension in general contributes to the increase on enzymatic activity. We believe this study can help better understand progression of diseases such as emphysema and fibrosis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:6474 |
| Date | 14 March 2013 |
| Creators | Calebe de Andrade Alves |
| Contributors | AscÃnio Dias AraÃjo |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em FÃsica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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