Exploração da Regulação do Fluxo Sanguíneo para os Ossos em Humanos

Todos os tecidos do corpo humano requerem perfusão adequada para fornecer oxigênio e nutrientes para atender às demandas metabólicas. Há muito se sabe que o sistema arterial no osso é de extrema importância e que, sem fluxo sanguíneo, o osso não pode manter sua integridade. De fato, existe uma extensa rede de artérias, arteríolas e capilares que suprem os ossos humanos. Além disso, o fluxo sanguíneo para o osso responde a vários fatores locais e sistêmicos que podem determinar a saúde geral do osso. No entanto, a perfusão óssea em humanos permanece relativamente não estudada e, portanto, os mecanismos subjacentes que regulam o fluxo sanguíneo ósseo não são bem compreendidos. Os pesquisadores se propõem a estudar os principais mecanismos que regulam a perfusão óssea em indivíduos fisicamente aptos e compará-los com indivíduos com lesão medular (SCI). SCI representa um 'modelo' humano de carga crônica reduzida com perda de regulação simpática abaixo do nível da lesão que provavelmente altera o controle da perfusão óssea. Assim, nossos objetivos são: 1) Determinar o impacto da carga compressiva com e sem contrações musculares associadas na perfusão tibial; 2) Determinar o impacto da atividade simpática vascular e da pressão de perfusão sistêmica na perfusão tibial; 3) Comparar as alterações na perfusão tibial em resposta a fatores locais e sistêmicos entre saudáveis ​​e com LM.

A maioria dos trabalhos sobre fluxo sanguíneo ósseo foi em animais e/ou focou na associação entre perfusão adequada ou inadequada e saúde óssea. Por exemplo, o fluxo inadequado tem sido associado à perda óssea, crescimento prejudicado e consolidação retardada de fraturas. No entanto, as necessidades metabólicas agudas do osso devido ao carregamento com ou sem contrações musculares associadas aumentam o fluxo substancialmente. De fato, dentro de dois minutos de contrações musculares isoladas, a perfusão tibial mostrou aumentar significativamente. Além disso, quando há carga compressiva com contrações musculares associadas, o fluxo para o osso pode dobrar. Da mesma forma, a descarga esquelética por apenas dez minutos reduz a perfusão femoral pela metade. Embora não esteja claro quais fatores locais específicos (por exemplo, subprodutos metabólicos) com carga podem ser responsáveis ​​pela regulação do fluxo sanguíneo, esses dados sugerem fortemente que a perfusão óssea é altamente responsiva à carga esquelética. De fato, parece que mecanismos regulatórios semelhantes podem estar em jogo no controle do fluxo para os ossos e músculos esqueléticos durante o exercício. Além disso, a vascularização óssea é ricamente inervada por nervos simpáticos. A aplicação de norepinefrina diminui o fluxo sanguíneo tanto para o osso intacto quanto para o osso isolado. Da mesma forma, a estimulação simpática diminui o fluxo para o osso por meio da ativação do receptor alfa-adrenérgico. Além disso, o músculo liso das arteríolas no osso responde como esperado a vasodilatadores e vasoconstritores. Portanto, a inervação simpática da vasculatura óssea serve a um propósito funcional no controle do fluxo. Se não fosse esse o caso, independentemente da ligação entre o metabolismo ósseo e o fluxo ósseo, a rede arterial no osso atuaria como um simples sistema passivo de pressão.

Uma limitação crítica para o estudo do fluxo ósseo em humanos tem sido a falta de avaliações não invasivas. Assim, tem sido difícil elucidar os mecanismos que controlam a perfusão para o osso. A natureza densa do osso dificulta a investigação da perfusão e as técnicas usadas para quantificar a circulação em outros tecidos são difíceis ou impossíveis de aplicar ao osso in vivo. os investigadores demonstraram recentemente a eficácia de um sistema de espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS) para detectar alterações não invasivas no conteúdo de hemoglobina na tíbia. Embora nosso trabalho preliminar tenha mostrado a utilidade do NIRS, ele não foi projetado para fornecer informações sobre a regulação do fluxo sanguíneo e desvendar os vários possíveis contribuintes para a perfusão óssea. Aqui, os pesquisadores se propõem a estudar diferentes mecanismos que controlam o fluxo sanguíneo para o osso, tanto em pessoas saudáveis ​​quanto em lesadas da medula espinhal (LM). A população SCI oferecerá informações valiosas sobre os mecanismos de perfusão como vários contribuintes (ou seja, carga e controle simpático vascular) são reduzidos ou interrompidos.