Structural, morphological and functional analysis of superficial digital flexor chicken tendons

Orientadores: Benedicto de Campos Vidal, Sergio Rocha Piedade Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A relação estrutura-função tem sido abordada em diversos estudos de tecidos colagenosos, como o tendão. É conhecido, que dependendo do tipo de força aplicada, uma composição e organização molecular específica, com características morfológicas peculiares podem ser observadas. Tendões comportam-se viscoelasticamente, sendo esta propriedade estudada através de análise biomecânica, na qual está diretamente relacionada com a organização dos componentes teciduais. Com isso, os objetivos do presente trabalho foram descrever a importância dos componentes não-colagênicos na propriedade viscoelástica de tendões e verificar possíveis alterações na organização e no arranjo dos componentes da matriz extracelular nos tendões após os ensaios de tensão. Tendões de frangos foram escolhidos como modelo experimental já que apresentam um comprimento viável para ensaios de tensão, além de possuírem peculiaridades em sua composição e organização molecular. Tendões flexores digitais superficiais foram dissecados e distribuídos em: grupo I (não-tratados), grupo II (tendões tratados com hialuronidase testicular) e grupo III (tendões tratados com papaína). Parâmetros dimensionais como peso, espessura, largura e área seccional transversa foram mensurados. Os tendões foram preservados em solução fisiológica até sua utilização nos ensaios. Após os ensaios, eles foram fixados, incluídos em parafina e encaminhados para análises morfológicas, histoquímicas e microespectrofotométricas. Os ensaios do grupo I mostraram maiores valores de tensão, energia elástica e módulo de elasticidade do que os dos grupos II e III. Ao contrário, valores de deformação foram maiores para o grupo II, indicando que, após o tratamento enzimático, os tendões perderam sua capacidade de resistir a forças tensionais e sugere a participação de componentes não-colagênicos nesta função. Análises histoquímicas confirmaram a remoção dos componentes não-colagênicos nos grupos II e III. Ainda, curvas de absorção espectral foram obtidas em cortes de tendões não submetidos a ensaios e do grupo I (não-tratado com enzimas, porém estirado) corados com azul de toluidina e ponceau SS. Em cortes de tendões do grupo I corados com azul de toluidina, dois picos de absorção foram observados, enquanto em cortes de tendões não submetidos a ensaios foi observado apenas um pico. Com isso, pode-se considerar que o grupo negativo dos glicosaminoglicanos disponíveis quando o tendão encontrava-se não-tensionado tornaram-se menos disponíveis quando o tendão foi estirado. Cortes de tendões corados com ponceau SS demonstraram um pico de absorção e cortes do grupo I apresentaram altos valores de absorbâncias. A deformação de materiais envolve diversos mecanismos, como o desaparecimento de crimps. Essa alteração morfológica explicaria tanto a não disponibilidade dos grupos negativos de glicosaminoglicanos quanto o alto valor de absorbância detectado em cortes do grupo I corados com ponceau SS. Em conclusão, os componentes dos tendões são estruturas dinâmicas, altamente organizadas e orientadas, que são capazes de se rearranjarem quando tensionados. Mais ainda, esses componentes não-colagênicos são fundamentais para a integridade funcional dos tendões Abstract: The structure-function relationship has been shown in several works regarding collagenous tissues, such as tendon. It is known that different loads can alter composition, molecular organization and morphological characteristics. Tendons present viscoelastic behavior and this characteristic is studied by biomechanical analyses and is directly related to tissue component organization. The aim of this work was to describe the importance of noncollagenous components on tendon viscoelasticity by analyzing changes in the organization and arrangement of extracellular matrix constituents and, consequently, changes in tendon morphology after mechanical tests. Chicken tendons were chosen due to their organization and composition; besides presenting a good length for mechanical tests. Superficial digital flexor chicken tendons were dissected and distributed into 3 groups: group I, non-treated; group II, tendons treated with testicular hyaluronidase; and group III, tendons treated with papain. Then, dimensional parameters, such as weight, width, thickness and cross-sectional area, were measured. The tendons were preserved in physiological solution until use in the mechanical tests. During the mechanical tests, they were tensioned and immediately afterwards were fixed and processed for morphological and histochemical analyses. The mechanical test results of groups II and III showed decreased ultimate tensile strength, elastic energy and elasticity modulus values, when compared with group I. In contrast, the ultimate strain values were highest for group II, indicating that after enzymatic treatment the tendons lost their capacity to resist tensile forces. Groups II and III presented different deformations in comparison with group I. Histochemical analysis confirmed the removal of the noncollagenous components in groups II and III. Spectral absorption curves were obtained for the non-stretched and group I tendon sections (non-treated to enzyme, but stretched) stained with toluidine blue and Ponceau SS. In group I sections stained with toluidine blue, two absorption peaks was observed, while in the non-stretched sections only one absorption peak was observed. Negative groups of GAGs available in non-stretched tendon sections most likely became unavailable in stretched tendons sections. Sections stained with Ponceau SS showed one absorption peak and group I sections showed the highest absorbancy values. Deformation of tendinous materials could involve a number of mechanisms, like collagen uncrimping. Collagen uncrimping could be involved in the unavailable of negative GAG groups and the highest absorbancy values in group I sections stained with Ponceau SS. In conclusion, tendon component constituents are dynamic, highly organized and oriented structures capable of rearranging during stretching. Moreover, the noncollagenous components are fundamental to tendon functions Doutorado Histologia Doutor em Biologia Celular e Estrutural