Nossos ossos se curvam para evitar fraturas

A engenharia do nosso corpo se adapta em tempo real para reagir às cargas a que submetemos nossos ossos.
[Imagem: Max Planck Institute of Colloids and Interfaces/Hajar Razi]

Ossos mudam de forma

Você deve estar acostumado a ouvir elogios sobre a resistência dos nossos ossos e de como os cientistas tentam imitar sua estrutura para produzir materiais artificiais para usar em quase tudo, de aviões a naves espaciais, sem contar os ossos artificiais para implantes.

Por isso talvez se surpreenda com a descoberta feita por Behzad Javaheri e colegas do Instituto Max Planck (Alemanha) e da Universidade College de Londres (Reino Unido).

O fato é que nossos ossos são muito mais versáteis do que os cientistas pensavam, agindo como um órgão para regular sua própria forma para se proteger contra quebras.

Sim, nossos ossos mudam de forma ao longo da vida, de forma individualizada, regulando os processos de formação e reabsorção óssea, que geralmente são uma resposta a forças que pressionam, puxam e torcem o esqueleto durante os movimentos e exercícios diários. O objetivo dessa modelagem é limitar qualquer risco de fratura.

Por que nossos ossos são curvos

A descoberta de que a resistência à fratura de um osso é baseada em "regras de engenharia" que nosso corpo usa para prever uma forma ideal pode explicar por que a maioria dos nossos ossos é curvada, quando as regras da engenharia tradicional diriam que uma forma perfeitamente reta seria mais adequada.

O fato é que uma forma reta pode ser adequada para uma ponte ou um edifício, por exemplo, mas o corpo de cada um de nós é submetido a diferentes cargas e diferentes exercícios. O corpo então reage a essas cargas e "redesenha" o osso "em tempo de voo", como dizem os engenheiros, para se adaptar e resistir ao tipo específico de esforço a que ele é submetido.

Para confirmar suas descobertas, os pesquisadores usaram métodos computacionais e tomografia computadorizada de alta resolução 4D in vivo para monitorar alterações de forma em um osso inteiro por um período prolongado após exposição altamente controlada a uma força.

Os resultados indicam que a resposta do osso a essas forças varia ao longo de seu comprimento para torná-lo mais curvado na maioria das partes, e que essas mudanças de forma são duradouras. Além disso, o processo de curvamento precisa ser altamente direcionado - alguns ganhos a curto prazo foram rapidamente perdidos por reabsorção, mas outros foram preservados.

Terapias ósseas inteligentes

As mudanças na curvatura não comprometem a resistência do osso, uma vez que o aumento da quantidade de material depositado compensa a mudança na forma do osso.

"Sabemos há algum tempo que o osso se adapta às forças mecânicas. Neste estudo, mostramos que, no nível do órgão, essa adaptação é não-linear com relação aos estímulos mecânicos locais. De fato, a resposta do osso à estimulação mecânica que observamos implica uma adaptação a um objetivo maior: alcançar uma curvatura óssea maior, ajustada para a previsibilidade da carga," detalhou o professor Hajar Razi.

Isso aponta para novas terapias ósseas "inteligentes", que poderão ser desenvolvidas para interagir com forças fisiológicas para preservar seletivamente a curvatura geral e aumentar a resistência à fratura.

Os tratamentos atuais para a osteoporose, por exemplo, não têm como alvo as regiões ósseas que mais contribuem para a força de flexão; em vez disso, eles têm efeitos anti-reabsortivos/pró-formativos generalizados. Este novo conhecimento ajudará a melhorar esses tratamentos, diz a equipe.