Novos modelos biofísicos para descrever o comportamento de fibras musculares tipo S e tipo F.

• Ano de defesa: 2004
• Autor(a) principal: Goroso, Daniel Gustavo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bioengenharia; Bioengineering; Fibras musculares; Modelos fisiológicos; Muscle fibers; Neurociências; Neurosciences; Physiological models
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-05122024-093529/

Os mecanismos que geram as forças associadas à contração de um músculo esquelético foram estudados e modelados matematicamente por muitos investigadores. Um desses modelos é do tipo entrada - saída, contendo uma combinação de elementos visco-elásticos e contrácteis. Uma outra classe desses modelos é baseada em características biofísicas, por exemplo, a liberação do cálcio do retículo sarcoplasmático e a dinâmica de ativação e inativação dos sítios de troponina. Uma finalidade de nossa pesquisa é o desenvolvimento de um modelo para fibras musculares de mamíferos. Um primeiro estágio do trabalho consistiu na avaliação do desempenho de modelos musculares baseados em características biofísicas. A fim de desenvolver tal avaliação, submetemos os modelos selecionados a uma bateria dos testes mais abrangente do que aquela aplicada pelos autores originais. O segundo estágio da pesquisa consistiu no desenvolvimento de um par de modelos que descrevem várias características contrácteis isométricas das fibras musculares Tipo S e Tipo F. Foi modelada a seguinte seqüência de subsistemas fisiológicos: a) o fluxo dos íons cálcio do retículo sarcoplasmático ao sarcoplasma, b) a dinâmica de difusão do cálcio baseada em dados experimentais e em modelos multi-compartimentais, c) a bomba de cálcio, d) a dinâmica dos SOC (Store-operated calcium channels dependent on calcium), e) a dinâmica das mitocôndrias, f) a ação dos tampões: cálcio-troponina,cálcio-parvalbumina, cálcio-magnésio, g) as ligações actina - miosina, h) o elemento visco-elástico associado à fibra muscular. Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais de mamíferos. ) Os modelos conseguem reproduzir razoavelmente as seguintes características: a) forma, tamanho e duração do abalo de contração da fibra muscular Tipo S e do tipo F, b) o fenômeno denominado catch property na literatura (no modelo tipo S), c) o fenômeno denominado sag property na literatura (no modelo tipo F), d) a relação entre a força muscular gerada pelo tipo de fibra especifico e a freqüência de estimulação, e) a sensibilidade da resposta da fibra muscular a um trem de pulsos com e sem adaptação da freqüência. Assim, o objetivo de desenvolver modelos matemáticos de fibras musculares que representassem propriedades macroscópicas importantes de fibras reais por meio de modelos biofísicos foi alcançado com sucesso.