The Effects of Loading on the Synthesis of Biglycan and Decorin in Intact Mature Articular Cartilage in Vitro

Abstract

Sesamoid bone cartilage from the metacarpophalangeal joints of 5-year-old cows was cultured intact on its bone support. The incorporation of sulfate increased similarly in experimental cartilage that was subjected to cyclic loading (0.2 MPa, 0.2 Hz) for a week and in control cartilage that was cultured without loading. The synthesis of a population of small macromolecules decreased in the cultured controls, but was maintained at a constant level in the experimental samples. This population was isolated through Sepharose CL-2B chromatography. Subsequent application to Sepharose CL-4B yielded two distinct peaks. One contained protein-free chondroitin sulfate, keratan sulfate, and possibly some dermatan sulfate glycosaminoglycans. The other, more prominent, peak consisted of dermatan sulfate proteoglycans. This peak material was pooled, and applied to a 4-15% SDS-gel. The material was separated into two major bands, which represented biglycan and decorin. They decreased to less than half their day-0 value, in the cultured control. In the loaded cartilage, biglycan synthesis remained constant while decorin synthesis increased. These findings suggest that biglycan and decorin are involved in the adaptation of articular cartilage to variations in loading regime.

Análise termogravimétrica da cartilagem articular de ratos exercitados após imobilização

“…Quando submetido à imobilização articular, o tecido cartilaginoso sofre perda de proteoglicanas, massa e volume total da cartilagem 7,13 . Essas alterações afetam diretamente a capacidade mecânica da cartilagem articular, pois sua integridade estrutural é fundamental para seu desempenho funcional.…”

“…A síntese, assim como a atividade metabólica dos condrócitos, ocorre em resposta ao estímulo mecânico 17 , podendo assim alterar a morfologia e a composição da cartilagem articular. Em seu artigo de revisão Visser et al 13 , evidenciou que a falta de estímulo mecânico promove atrofia dos condrócitos, reduzindo seu metabolismo, podendo evoluir até o surgimento de erosões na cartilagem articular.…”

“…Além disso, ele promove aumento do volume da cartilagem e adaptação da mesma ao esforço 20 e estimulando os condrócitos a produzir os elementos que compõem a matriz extracelular 13,21,22 . Del Carlo et al 23 realizaram um estudo com ratos imobilizados por 45 dias e remobilizados livre e por meio de exercício físico, no qual os animais que realizaram natação demonstraram quadro menos severo de lesão no tecido cartilaginoso, demonstrada por análise histológi-ca.…”

Alterações da cartilagem hialina da cabeça do fêmur de ratos Wistar corredores, em função do envelhecimento

“…Existem muitos relatos na literatura sobre as alterações morfológicas na cartilagem articular de animais jovens e em envelhecimento após exercícios moderados (DE GROOT et al, 1999;JONES et al, 2000;HULDELMEIER et al, 2001;KIVIRANTA et al, 1988;LAMMI et al, 1993;BRANDT, 1981;SÄÄMÄNEN et al, 1988; VAN DEN HOOGEN et al, 1998;VISSER et al, 1994), excessivos (ARAKOSKI 1993;BUCKWALTER 1995;PAP et al, 1998;SAH et al, 1992) ou ainda após imobilização (HÄÄPALA et al, 1999). Porém, não foram encontradas estas descrições após exercícios de corrida realizados regularmente.…”

“…Vários experimentos descrevem que o exercício de carga moderada na cartilagem hialina de articulações de joelhos de cães, ratos e coelhos causa aumento da síntese e concentração de PGs e GAGs (PALMOSKI; BRANDT, 1981;KIVIRANTA et al, 1987;KIVIRANTA et al, 1988;LAMMI et al, 1993;; VAN DEN HOOGEN et al, 1998), aumento do volume da cartilagem (JONES et al, 2000) e adaptação da mesma ao esforço (LAMMI et al, 1993), além de estimular o condrócitos a produzir os elementos que compõem a matriz extracelular (BIHARI-VARGA et al, 1984;YOSHINARI, 1999a;VISSER et al, 1994).…”