Densidade linear do sistema de fibras elásticicas dos ligamentos patelar, cruzado anterior e cruzado posterior

Resumos

In order to verify the improvement to choose the better ligament that may be used in knee surgical repair, we performed a comparative analysis of the amount of the elastic fibers system between the patellar and cruciates ligaments. Samples of these ligaments obtained from seven human corpses were studied. Histomorphometric study of the elastic fibers, stained by selective methods didn't show differences in the total amount of all types of elastic fibers, in all three ligaments studied. No difference either was found in the amount of mature elastic fibers. However, the amount of mature and elaunin elastic fibers was significantly different. The anterior cruciate ligament had a greater amount of mature and elaunin elastic fibers, responsible for elasticity. So, the posterior cruciate and the patellar ligaments have more oxytalan elastic fibers, responsible for resistance. We concluded that the posterior cruciate and the patellar ligaments have similar structure and seem more related to transmittance of force, whereas the anterior cruciate ligament is related to elasticity of the knee joint.

ARTIGO REVISADO

Densidade linear do sistema de fibras elásticicas dos ligamentos patelar, cruzado anterior e cruzado posterior

Jose Ricardo Pecora^I; Consuelo Junqueira Rodrigues^II; Aldo Junqueira Rodrigues Jr.^II; Osny Salomão^I

^IDo Departmento de Ortopedia e Traumatologia, Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo. SP, Brasil

^IIDo Departmento de Cirurgia, Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo. SP, Brasil

RESUMO

Com o objetivo de comparar os ligamentos cruzados da articulação do joelho com o ligamento patelar, os autores realizaram análise da quantidade de fibras elásticas entre esses ligamentos por meio de amostras obtidas de sete cadáveres. O estudo histomorfométrico do sistema de fibras elásticas revelado por métodos seletivos de coloração mostrou não haver diferença na densidade linear de todo o sistema de fibras elásticas. Não foi observada diferença estatisticamente significante na quantidade de fibras elásticas maduras entre os três ligamentos estudados. Entretanto, a quantidade de fibras elásticas maduras e elaunínicas, fibras responsáveis pela elasticidade, foi maior no ligamento cruzado anterior. Dessa forma podemos inferir que o ligamento cruzado posterior e o ligamento patelar têm mais fibras oxitalânicas, que são responsáveis pela resistência tecidual. Os autores concluiram que o ligamento cruzado posterior e o ligamento patelar têm estrutura semelhante e parecem mais relacionados à transmissão de força, enquanto o ligamento cruzado anterior está relacionado à elasticidade da articulação de joelho.

INTRODUÇÃO

As rupturas traumáticas dos ligamentos cruzados anterior e posterior são comuns e potencialmente sérias, por provocarem sintomas incapacitantes para o paciente e acarretar lesões degenerativas na cartilagem articular e nos meniscos do joelho, culminando com a aceleração do processo de artrose. A reparação cirúrgica primária desses ligamentos não leva a bons resultados devido à sua arquitetura complexa, as demandas mecânicas durante os movimentos do joelho e a um ambiente intra-articular biologicamente agressivo. Devido aos maus resultados das reparações ligamentares, várias estruturas são utilizadas como enxerto para a reconstrução desses ligamentos. O terço central do ligamento patelar é o enxerto mais freqüentemente utilizado na reconstrução dos ligamentos cruzados anterior e posterior. Vários estudos usaram testes mecânicos para comparar a resistência e elasticidade dos ligamentos patelar e dos cruzados anterior e posterior. Porém, apesar do conhecimento da composição estrutural desses ligamentos, nenhum estudo comparativo do sistema fibroso elástico deles parece ter sido referido na literatura.

De acordo com Frank et al.⁽⁶⁾ (1985), os ligamentos têm estrutura semelhante, com variações leves em celularidade e vascularização, que dependem do tamanho, função e atividade metabólica. Todos estão basicamente compostos de feixes múltiplos de fibras de colágeno, com organização um ao outro ao longo do eixo do ligamento. Dois terços dos ligamento estão compostos de água e o peso seco está composto de colágeno (75%), elastina (4,5%), glicosaminoglicanas (0,5%) e outras substâncias (20%).

As fibras elásticas, responsáveis pela elasticidade dos tecido, foram estudadas em vários tecidos em condições normal e patológica, como no disco intervertebral ⁽²⁾, na cápsula articular do quadril ⁽¹¹⁾, na fáscia transversalis ⁽¹⁸⁾, no ligamento transversal do atlas ⁽²⁰⁾.

O sistema de fibras elásticas é composto por três tipos de fibras ligadas ao fenômeno da elastogênese. O primeiro componente formado durante elastogênese é a fibra oxitalânica, formada por microfibrilas sintetizadas e secretadas pelos fibrablastos no meio extracelular. Essas microfibrilas estão dispostas em feixes paralelos, indicando a direção e a forma da futura fibra elástica. Em seguida, pequena quantidade da substância amorfa, elastina, adere-se a essas microfibrilas, formando o segundo componente do sistema elástico: a fibra elaunínica. Com o acúmulo de maior quantidade de elastina entre as microfibrilas, a fibra se torna espessa, formando-se o terceiro componente do sistema elástico: as fibras elásticas maduras. A presença dos três componentes do sistema de fibras elásticas dos tecidos indica uma elastogênese adequada. As fibras oxitalânicas dão resistência aos tecidos, enquanto que as fibras contendo elastina proporcionam elasticidade ^(8,19). A quantidade dos três tipos de fibras varia nos diferentes tecidos e parece depender da função e do processo de envelhecimento ^(17,18).

No presente estudo quantificamos o sistema de fibras elásticas nos ligamentos patelar e cruzados anterior e posterior, por meio de método histomorfométrico.

MATERIAL E MÉTODOS

Pequenas amostras retangulares da porção central dos ligamentos patelar (LP), cruzado anterior (LCA) e cruzado posterior (LCP) foram obtidas de joelhos de sete cadáveres adultos masculinos com idade variando de 20 a 40 anos. Estas amostras foram fixadas em formalina a 10%, embebidas em parafina e submetidas a cortes seriados de 5mm de espessura.

Procedimento de Coloração

Os cortes histológicos foram submetidos aos três métodos de coloração específicos para fibras elásticas: hematoxilina férrica de Verhöeff, que evidencia as fibras elásticas maduras; o método resorcina-fucsina de Weigert, que evidencia fibras maduras e fibras elaunínicas; método de Weigert, com oxidação prévia com oxona como descrito previamente ⁽⁷⁾, que revela os três tipos de fibras elásticas: maduras, elaunínicas e oxitalânicas.

Avaliação Morfométrica

A densidade linear (LV) do sistema de fibras elásticas foi determinado em 25 campos microscópicos aleatórios por corte histológico corados pelos métodos de Verhöeff (V), Weigert (W) e Weigert-oxona (WO). Os cortes histológicos foram analisados sob microscopia óptica com uma ampliação de 1.000x, empregando-se uma ocular com gratículo de integração exibindo 10 linhas paralelas contendo 100 pontos, apresentando uma área conhecida de 10.500m². Cada cruzamento do sistema de fibras elásticas que cruza com as lihas do gratículo foi contada. Essas interseções das fibras com o gratículo estão relacionadas com o comprimento das fibras por unidade de área, pela expressão LV = 2 x Na, em que Na corresponde a comprimento da fibra por unidade de área ⁽¹⁶⁾. A área de tecido examinada foi determinada pela contagem dos números de interseção dentro daquele tecido.

Análise Estatística

Estatística descritiva (média, desvio-padrão e erro padrão da média) foi usada para comparar a densidade linear do sistema de fibras elásticas do LP, LCA e LCP. Análise de variância (ANOVA) foi usada para comparar os grupos ordinais paramétricos. As diferenças significantes foram discriminadas usando o teste de Tukey. Adotou-se o nível de significância de 5% (a = 0,05) para todas as análises. As diferenças significantes foram assinaladas com um asterisco e calculou-se o diferencial relativo (r%).

RESULTADOS

Os ligamentos do joelho são constituidos por fascículos de fibras colágenas, densamente agrupadas, entremeadas por fibras elásticas e estruturas vasculares. Os feixes de fibras colágenas mostram uma disposição longitudinal ao maior eixo dos ligamentos, com as fibras elásticas dispostas de maneira paralela às colágenas. (fig. 1)

Os valores da densidade linear (LV) do sistema de fibras elásticas no LP, LCA e LCP observados nos métodos de Verhöeff (V), Weigert (W) e Weigert-Oxona (WO) encontram-se nas tabelas 1.

A análise de variância da LVWO, que corresponde à quantidade de fibras elásticas maduras, oxitalânicas e elaunínicas não demonstrou diferenças significantes entre os três ligamentos estudados (F = 3,27; p = 0,05). O mesmo foi demonstrado para LVV que corresponde à quantidade de fibras elásticas maduras (F = 1,49; p > 0,05). Os valores da LVW, que corresponde a quantidade de fibras maduras e elaunínicas mostram diferenças significantes (F = 17,83; p < 0,0001). O teste de Tukey mostra que os LVW do LCA são estatisticamente superiores aos do LP e LCP. O LVW dos dois últimos ligamentos não mostraram diferenças.

Desde que a análise estatística não mostrou nenhuma diferença entre os três tipos de ligamentos em relação à soma dos componentes do sistema elástico (fibras oxitalânicas, elaunínicas e maduras), nem em relação a fibras maduras, as diferenças estão somente na quantidade de fibras elaunínicas e oxitalânicas que estão inversamente relacionados. Assim, o LCA mostrou 88,5% e 61,61% mais fibras elaunínicas que o LP e o LCP respectivamente. Este dois ligamentos têm proporcionalmente maior quantidade de fibras oxitalânicas que o LCA (figura2).

DISCUSSÃO

O uso do terço central do LP como enxerto na reconstrução do LCA foi concebido por Jones⁽¹²⁾ e difundido por Clancy⁽⁴⁾, que estendeu seu uso para a reconstrução de LCP. Este procedimento tem sido utlizado por grande número de ortopedistas, para o tratamento cirúrgico de pacientes com lesões do LCA e do LCP.

O estudo destes ligamentos restringem-se ao exame das suas propriedades mecânicas⁽¹³⁾, porém são poucos os trabalhos sobre sua composição, especialmente em relação ao sistema de fibras elásticas do tecido conjuntivo^(1,5,15).

A restrição do material desse estudo a cadáveres do sexo masculino entre 20 a 40 anos deve-se ao fato de que é nessa faixa etária que se encontra maior incidência de ruptura traumática do LCA e LCP.

O estudo estatístico dos resultados da densidade linear do LP, LCA e LCP para os três tipos de coloração histológica nos permite concluir que o LCA tem maior quantidade de elementos fibrosos do sistema elástico portadores de elastina que os outros ligamentos estudados. Estes resultados estão de acordo com os achados de Neurath et al.⁽¹⁵⁾, que compararam a quantidade de fibras do sistema elástico portadoras de elastina apenas entre o LCA e o LCP. Esses pesquisadores encontraram uma quantidade muito maior dessas fibras no LCA que no LCP. Nossos resultados sugerem que o LCA é mais elástico que tanto o LP quanto o LCP, devido à maior quantidade de fibras elaunínicas.

Forças mecânicas ativas influenciam o processo de elastogênese. O número e o arranjo das fibras do sistema elástico em uma estrutura dependem da função⁽⁸⁾. Assim, proporção dos componentes do sistema de fibras elástico no LP, LCA e LCP está intimamente ligado à função destas estruturas. Com a ressalva de que a resistência total e elasticidade de um ligamento não dependem somente da quantidade de elementos fibrosos elásticos em relação a fibras de colágenas, mas também do arranjo espacial destas fibras e do tamanho e espessura do ligamento como um todo, os resultados desse estudo parecem estar de acordo com o que se espera para a função dos três ligamentos estudados. O LP, como parte distal do mecanismo extensor do joelho, tem como função transmitir toda a força de tração do quadríceps, recebida pela patela, para a tuberosidade anterior da tíbia. Portanto, quanto menor a sua elasticidade, maior sua eficiência na transmissão de força de tração do quadríceps. O LCP é considerado o estabilizador posterior primário do joelho e o estabilizador básico do joelho, devido a sua proximidade com o centro de rotação ^(3,9). Para desempenhar esta função, não pode ser alongado em excesso, justificando os nossos achados de uma quantidade menor de componentes fibrosos que contêm elastina em relação ao LCA.

O LCA é tensionado com a contração do quadríceps, na hiperextensão do joelho e aos movimentos de rotação interna e externa da tíbia em relação ao fêmur. na hiperextensão do joelho e movimentos de rotação interna e externa da tíbia em relação ao fêmur⁽¹⁴⁾. Percebe-se que o LCA tem um comportamento ativo, alongando-se e retraindo-se com o movimento anterior da tíbia em relação ao fêmur que ocorre com a contração do quadríceps na extensão do joelho. Ele age também como dissipador das forças rotacionais a que o joelho é submetido. Para desempenhar com eficiência estas funções, é necessário que possua uma elasticidade adequada, conferida por uma maior quantidade de elementos fibrosos portadores de elastina. Pode-se imaginar que quanto mais próximo da composição da estrutura a ser substituída pelo enxerto, mais eficiente será o enxerto. Portanto, em relação às fibras elásticas o LP seria um melhor substituto do LCP do que do LCA.

A maior elasticidade do LCA pode explicar por que sua ruptura compromete todo o arranjo dos feixes de fibras colágenas, reduzindo a sua capacidade de cicatrização, sendo neste caso uma indicação de enxertia. O LP e o LCP, entretanto, têm menor quantidade de elastina, conseqüentemente alongam-se menos quando submetidos a tração. Esta força de tração seria transmitida diretamente a todos os feixes de fibras colágenas e uma vez alcançada a sua capacidade de resistência, tanto o LP como o LCP rompem-se em um ponto, mantendo íntegra a estrutura dos colágenos restantes do ligamento. Talvez por apresentarem este tipo de ruptura, mostram bons resultados quando submetidos à sutura primária⁽¹⁰⁾.

Endereço: Prof. Dr. Aldo Junqueira Rodrigues Junior. Faculdade de Medicina da USP. Disc.Topografia Estrutural Humana. Av. Dr. Arnaldo 455, sala 1304. São Paulo, SP, Brasil. 01246-903. Fax [phone]

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  27 Jun 2006
• Data do Fascículo
  Mar 2001