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Proposição de um modelo matemático para o estudo da alteração mecânica do músculo liso da traquéia de ratos Wistar exposto à solução de formaldeído e submetido a doses crescentes de um agente contrátil

Informações
Tipo: 
Dissertação
Unidade da USP: 
Instituto de Física (IF)
Autor(es): 
Mac Gayver da Silva Castro
Orientador: 
Adriano Mesquita Alencar
Data de Publicação: 
2012
Resumo
A viscoelasticidade do pulmão do mamífero é determinada principalmente pelas propriedades mecânicas, estrutura e regulação do músculo liso das vias aéreas. A exposição ao ar poluído pode deteriorar essas propriedades com consequências danosas à saúde individual. O formaldeído é um importante poluente presente em ambientes internos que adentra o músculo liso formando ligações covalentes entre proteínas da matriz extracelular e da estrutura intracelular deteriorando algumas funções do músculo liso das vias aéreas, alterando propriedades mecânicas e induzindo a hiperresponsividade. O primeiro objetivo desse trabalho foi desenvolver um modelo de rede viscoelástica bidimensional baseada na tesselação de Voronoi para reproduzir algumas propriedades mecânicas do músculo liso de via aérea a nível de tecido. O segundo objetivo foi comparar os resultados obtidos com o nosso modelo com aqueles previamente observados em experimentos com tiras de tecido após a exposição ao formaldeído. Nosso modelo simula as propriedades mecânicas do músculo liso de via aérea usando um conjunto de molas e amortecedores. Esse conjunto de molas e amortecedores não somente mimetiza as propriedades viscoeláticas do músculo liso mas também o aparato contrátil das células. Nós hipotetizamos que a formação de ligações covalentes, devido à ação do formaldeído, pode ser representada no modelo por uma alteração simples na constante elástica das molas, enquanto que a ação da metacolina reduz o tamanho da mola. Nosso modelo é hábil para reproduzir uma medida de força isométrica onde o músculo liso é sujeito a um agente contrátil, com e sem exposição in vitro ao formaldeído. Assim, a nossa nova abordagem mecanicista incorpora diversas propriedades bem conhecidas do sistema contrátil das células em um tecido a nível de modelo. O modelo pode também ser usado em diferentes escalas biológicas