Caminar, correr, correr: cada movimiento del pie estira el tendón de Aquiles. Al saltar, las cargas pueden acercarse a diez veces el peso corporal. Sorprendentemente, la conexión entre el hueso del talón y el tendón de Aquiles soporta estas enormes cargas.Un equipo de médicos, físicos, químicos e ingenieros de la Universidad Técnica de Munich TUM ha descubierto por qué.
En Alemania se tratan unos 8000 tendones de Aquiles desgarrados cada año. Y aunque es el tendón más fuerte del cuerpo humano. Conecta el hueso del tobillo con el músculo de la pantorrilla y soporta hasta diez veces el peso del cuerpo. El tendónobtuvo su nombre del héroe griego casi invulnerable Achilleus, quien fue condenado por una flecha que lo golpeó en el talón.
"Aunque los médicos ortopédicos tratan a pacientes con lesiones en los tendones todos los días, todavía sabemos muy poco acerca de la estructura histológica precisa en la interfaz directa entre el hueso y el tendón: los procesos bioquímicos, la micromecánica y la microestructura del tejido apenas han sido investigados,"informa el Dr. PD Rainer Burgkart, médico senior y director de investigación de la Cátedra de Ortopedia y Ortopedia Deportiva del TUM.
fibras finas, fijación perfecta
Junto con un equipo interdisciplinario de bioquímicos y biofísicos en la TU Munich, en el marco del recién fundado Centro de Asambleas de Proteínas Funcionales CPA y la Escuela de Bioingeniería de Munich MSB, el médico ahora ha descifrado el secreto de laTalón de Aquiles: los expertos descubrieron una capa de tejido entre los tendones y los huesos que comprende fibras de proteínas extremadamente delgadas y aseguran una fuerza notable.
Es por eso que los atletas pueden superar obstáculos durante un sprint, saltar sobre barras altas y sobrevivir aterrizajes duros, todo sin dañar el vínculo entre el tendón y el hueso del tobillo. De hecho, es más probable que el tendón se rompa que se separe del huesotejido.
"Hasta ahora, se pensaba que los tendones se unían directamente al hueso. Sin embargo, de hecho, hay una zona de transición. Aquí el tejido del tendón se divide en docenas de fibras finas con una composición bioquímica característica", explica el profesor Andreas Bausch, Presidente de Biofísica Celular y director del grupo de investigación interdisciplinario: "Las fibras delgadas están firmemente ancladas a la superficie irregular del hueso y son mecánicamente extremadamente duraderas".
Equipo interdisciplinario: medicina, física, química e ingeniería
Las fibras finas se descubrieron utilizando un nuevo enfoque de investigación interdisciplinaria: "La innovación real en el trabajo radica en el hecho de que reunimos varios procesos médicos, físicos y de ingeniería", dice Bausch.
Un pedazo de hueso porcino con tendón, meticulosamente preparado por los médicos, se sujetó y se fijó en un aparato en la Cátedra de Biofísica Celular. A continuación, los investigadores apuntaron un microscopio a la capa límite, a lo largo del cual el tendón y el hueso crecen juntosUsando la tecnología de microscopio multiescala, se tomaron docenas de imágenes y se compilaron en una sola imagen grande. "De esta manera, podríamos hacer visible la estructura de las fibras finas y divididas", informa Bausch.
Luego, el equipo usó anticuerpos fluorescentes para iluminar proteínas específicas. Aquí es donde quedó claro que las fibras delgadas tienen una composición bioquímica diferente a la del tendón real. En la tercera parte de su experimento, los investigadores movierontendón hacia adelante y hacia atrás bajo carga y filmado las fibras. El resultado: Dependiendo de la dirección de carga, diferentes fibras están activas y estabilizan el contacto.
Las investigaciones de microscopía óptica se aumentaron utilizando imágenes de alta resolución de un microscopio electrónico. En la Cátedra de Biofísica Médica, los científicos también desplegaron una tomografía por microordenador para representar la región de la interfaz en tres dimensiones. Además, los investigadores de la Cátedra de Química Orgánica analizaronlas diversas proteínas en los tendones y las fibras de interfaz.
Enfoques para la medicina del futuro
"Estos resultados nos permiten, por primera vez, comprender los procesos bioquímicos en la zona de contacto entre los huesos y los tendones, que le dan a nuestro sistema locomotor su fuerza extrema", resume Bausch.
Posibles aplicaciones surgirán en la investigación de materiales, así como en medicina: los ingenieros podrán producir conexiones innovadoras entre materiales duros y blandos. Y los médicos ortopédicos utilizarán los resultados en la cirugía de tumores para unir los tendones a los implantes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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