A2 Degradação do Sistema Elástico

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O sistema elástico dos mamíferos — composto por tendões, fáscias e cartilagens — funciona como um reservatório de energia mecânica: durante a fase de carga da marcha, ele armazena energia potencial elástica e, durante a fase subsequente de propulsão, libera essa energia armazenada, reduzindo drasticamente o custo metabólico da locomoção. Esse sistema elástico se degrada quando as propriedades viscoelásticas do tecido se deterioram devido ao envelhecimento, uso excessivo, inflamação ou calcificação; essa degradação aumenta as perdas de energia do sistema elástico e redistribui patologicamente as cargas mecânicas para outras estruturas.

O comportamento mecânico do tecido que forma esse sistema elástico pode ser representado como um sólido que combina um componente puramente elástico disposto em paralelo com um componente que combina elasticidade e viscosidade em série: o primeiro mantém a rigidez do tecido, determinando quanta energia elástica ele pode armazenar e liberar reversivelmente, enquanto o segundo introduz um comportamento dependente do tempo que dissipa parte dessa energia como calor em vez de liberá-la. À medida que o sistema elástico se degrada, a rigidez do tecido e sua capacidade de armazenar energia reversivelmente diminuem, enquanto a fração de energia que o tecido dissipa em cada ciclo de carga aumenta. Essa última fração é conhecida como fator de perda tecidual, e seu aumento contínuo é a assinatura mecânica direta da degradação.

Em escala microscópica, dentro do tecido, a degradação progride por meio da fadiga do material: cada ciclo de carga faz com que as microfissuras já presentes no tecido cresçam, e essa taxa de crescimento aumenta exponencialmente com a amplitude da tensão mecânica que a fissura suporta em cada ciclo. Em tecidos saudáveis, os mecanismos de reparo do colágeno compensam continuamente esse acúmulo de danos, renovando o colágeno danificado na mesma taxa em que as fissuras ocorrem. Quando a carga cíclica excede um limite crítico, a taxa de danos por fadiga supera a taxa de reparo do colágeno, e essa falta de compensação leva à falha por fadiga do tecido.

Além da rigidez do tendão e do tecido fascial, a degradação do sistema elástico também afeta a rigidez articular, que depende da viscosidade do líquido sinovial que lubrifica a articulação. Essa viscosidade aumenta quando a temperatura da articulação diminui e diminui à medida que o ácido hialurônico no líquido sinovial se degrada. Assim, uma articulação com ácido hialurônico degradado perde a viscosidade que normalmente amortece seu movimento.

O resultado combinado da perda de rigidez do tecido, da quebra por fadiga e da perda de viscosidade do líquido sinovial é uma redução na eficiência com que o sistema elástico devolve energia durante a locomoção — a própria função com a qual esta descrição começou. As articulações próximas à área degradada compensam assumindo uma fração maior da carga mecânica. O rebote elástico do sistema torna-se menos regular e exibe maior variabilidade de fase entre ciclos sucessivos, e a velocidade máxima que o animal pode sustentar é consequentemente reduzida.

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