Experimentos de nêutrons no Laboratório Nacional Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia (DOE) forneceram novos insights sobre os mecanismos que sustentam a saúde e o reparo ósseo. O estudo revela que um tipo de colágeno, proteína de estrutura que confere força e flexibilidade aos ossos, passa por um processo de mineralização essencial para a manutenção da estrutura e função óssea. Os resultados ressaltam a importância desse processo na prevenção da fragilidade óssea e de doenças como a osteoporose.

O colágeno é um componente chave da matriz extracelular (MEC), uma rede complexa de moléculas que fornece suporte estrutural às células. Nos ossos, a MEC é mineralizada com cálcio e fosfato para formar hidroxiapatita, o principal componente mineral dos ossos que lhes confere dureza e resistência à fratura.

A equipe de pesquisa, liderada por Karthik Raman do ORNL, usou uma combinação de espalhamento de nêutrons e modelagem computacional para estudar a estrutura e dinâmica do colágeno e suas interações com a hidroxiapatita. O espalhamento de nêutrons é uma técnica poderosa para estudar a estrutura e o comportamento de materiais em nível molecular. Os nêutrons são partículas subatômicas sem carga elétrica, portanto podem penetrar profundamente nos materiais sem causar danos.

Os experimentos revelaram que o processo de mineralização envolve a formação de um compósito mineral-colágeno que possui uma estrutura hierárquica. O compósito é composto por fibrilas de colágeno reticuladas por cristais minerais. Essa estrutura confere aos ossos resistência mecânica e flexibilidade.

Raman explicou:"Os nêutrons nos permitiram ver como as moléculas de colágeno estão dispostas e como interagem com os cristais minerais. Esta informação é crucial para compreender como os ossos são capazes de resistir às forças mecânicas e reparar-se quando danificados."

Os pesquisadores descobriram que o processo de mineralização é altamente regulado e que interrupções nesse processo podem levar a distúrbios ósseos. Por exemplo, na osteoporose, uma condição caracterizada pela redução da densidade óssea e aumento da fragilidade óssea, o processo de mineralização é prejudicado.

“Nossas descobertas sugerem que direcionar o processo de mineralização pode ser uma estratégia terapêutica potencial para a prevenção e tratamento de doenças ósseas”, disse Raman. “Ao compreender como funciona o processo de mineralização, podemos desenvolver novos tratamentos que podem ajudar a manter ossos saudáveis ​​e prevenir fraturas”.

O estudo foi publicado na revista Nature Communications.