Daniel Rodrigues dos Santos1, Richard Eloin Liebano1,2, Cristiano Schiavinato Baldan1,3, Igor Bordello Masson1, Renato Paranhos Soares3, Ivaldo Esteves Junior1
1Physiotherapy School, University Paulista, São Paulo-SP, Brazil; 2Physiotherapy School, City University of São Paulo, São Paulo-SP, Brazil; 3Physiotherapy School, Methodist University of São Paulo, São Paulo-SP, Brazil.
Introdução
O objetivo da reabilitação nas lesões musculares é trazer o indivíduo de volta à sua atividade física o quanto antes oferecendo o menor risco possível de recorrência da lesão1. Para isso, o fisioterapeuta conta com diversos recursos terapêuticos, através dos quais, busca acelerar o processo de recuperação do músculo e promover o equilíbrio ideal entre a formação de tecido cicatricial e a regeneração muscular, conferindo simultaneamente, resistência e torque à unidade musculotendínea2,3,4. Dentre os recursos disponíveis, a terapia laser de baixa intensidade (TLBI) vem ganhando destaque e tem se mostrado eficaz tanto na modulação da resposta inflamatória aguda e na redução dos danos secundários por ela causados, quanto na potencialização da atividade das células envolvidas na fase de reparação do processo de recuperação do músculo que sofreu a lesão5,6.
Revisão da literatura
A Lesão Muscular
As lesões musculares ocorrem através de diferentes mecanismos e constituem um grande desafio na área reabilitação7. Dependendo da fisiopatologia e sintomas apresentados as lesões musculares podem ser classificadas em contusões, distensões, lacerações8,9 e também lesões musculares induzidas por exercícios10. Porém, independente do mecanismo que originou uma lesão muscular, seu processo de recuperação segue um mesmo caminho, envolvendo determinados eventos que se sobrepõe, sendo eles, degeneração, inflamação, reparação e por fim, remodelagem8,11.
Fase de Degeneração
A fase de degeneração começa com a ruptura das membranas basal e plasmática das fibras musculares pelo mecanismo de lesão, permitindo o influxo de cálcio extracelular e consequente ativação de proteases intrínsecas que promovem a autodigestão e necrose das fibras rompidas12, porém, nos momentos que seguem a lesão, uma condensação no citoesqueleto das fibras rompidas forma uma banda de contração que age como um tampão, restringindo a lesão a um processo local e impedindo que a degeneração se propague ao longo da fibra8,11.
Fase Inflamatória
Os primeiros sinais inflamatórios da lesão muscular podem ser notados a partir do momento que algumas proteases e enzimas, como a fosfolipase A2, são ativadas pelo influxo de cálcio. A fosfolipase A2 faz a clivagem do ácido araquidônico a partir de fosfolipídios presentes na membrana celular das fibras musculares rompidas pelo mecanismo de lesão. Na sua forma livre, o ácido araquidônico pode seguir duas vias metabólicas distintas. Uma da formação dos leucotrienos que agem na quimiotaxia de leucócitos e aumentam a permeabilidade vascular, e outra das cicloxigenases, que produz a prostaglandina E2, substância que aumenta a permeabilidade vascular e a sensibilidade dolorosa no local da lesão12,13. As primeiras células de defesa a chegar ao local da lesão são os neutrófilos, no entanto, sua presença tende a diminuir conforme aumenta a população de macrófagos nos dias que seguem a lesão7,8,12. Além de serem responsáveis pela fagocitose do material necrótico resultante do processo inflamatório, os neutrófilos e macrófagos liberam importantes fatores químicos que agem no recrutamento das células satélites que irão participar ativamente na regeneração do tecido muscular8,11. Por outro lado, a liberação de espécies reativas de oxigênio decorrentes da atividade dos neutrófilos pode incrementar a resposta inflamatória e ampliar a extensão da lesão8,13. A morte de células saudáveis durante a fase inflamatória aguda da lesão muscular também ocorre por hipóxia secundária, devido a isquemia provocada pela ruptura de vasos sanguíneos, aumento da viscosidade do sangue e oclusão de capilares devido ao aumento da pressão extracelular14.
Fase de Reparação
A fase de reparação do tecido muscular é marcada por dois processos simultâneos, a regeneração das fibras que se romperam e a formação de tecido cicatricial, sendo o equilíbrio entre estes processos, imprescindível para a preservação das propriedades mecânicas originais do músculo2,4,11. A regeneração das fibras que se romperam se dá através de células satélites atraídas por diferentes fatores químicos para o local da lesão, onde se diferenciam em mioblastos para, em seguida, se fundirem em miotubos e finalmente amadurecem, dando origem a novas fibras musculares que preencherão o espaço entre as fibras rompidas9,15. As fibras regeneradas nem sempre se reconectam aos segmentos remanescentes das fibras que se romperam, ao invés disso, tendem a aderir à matriz extracelular do tecido cicatricial interposto entre eles9. A constituição de tecido cicatricial tem início com a formação de um arcabouço de fibrina e fibronectina que serve para a ancoragem dos fibroblastos4,11,15. Esta estrutura ganha corpo conforme os fibroblastos passam a sintetizar e depositar fibras de colágeno no local da lesão, inicialmente do tipo III, mais frágeis, e posteriormente do tipo I, mais resistentes, porém menos flexíveis4,11. A formação de fibroses extensas é um fator limitante na recuperação de lesões musculares, visto que, o tecido fibroso em excesso dificulta a regeneração das fibras musculares, e reduz tanto a contratilidade quanto a extensibilidade do músculo que sofreu a lesão12,15.
Fase de Remodelagem
A última etapa na recuperação de uma lesão muscular é a remodelagem. Nesta fase as fibras regeneradas amadurecem e se contraem conforme as fibras de colágeno se reorganizam15 de acordo com as tensões impostas ao músculo. Estas tensões também reforçam a força de adesão das fibras regeneradas à matriz extracelular4 e contribuem para a redução da quantidade final de tecido cicatricial2,4.
A TLBI
A TLBI se dá pela aplicação de luz monocromática em feixes coerentes e comprimentos de onda capazes de induzir reações fotobiológicas quando absorvida por moléculas fotorreceptoras presentes nos tecidos irradiados, os cromóforos. Os fótons contidos no feixe de laser alteram a estrutura dessas moléculas, induzindo-as à estados eletronicamente excitados que desencadeiam processos biológicos a nível celular5,16.
A TLBI na Síntese de ATP
Em fibras musculares cuja estrutura foi comprometida por uma lesão é possível constatar uma redução na população de mitocôndrias17, além da hipótese de que o influxo de cálcio decorrente da ruptura do sarcolema também iniba a respiração mitocondrial, reduzindo, em ambas situações, a disponibilidade de adenosina trifosfato (ATP)16,18. Analisando a integridade do ATP intracelular é possível avaliar o estado fisiológico da célula, suas propriedades energéticas, regulação metabólica e também a funcionalidade do sistema de sinalização celular, responsável pela coordenação de diversas funções celulares19. Os fótons provenientes da TLBI alteram a conformação de alguns componentes metais presentes nos complexos enzimáticos da cadeia respiratória mitocondrial, potencializando significativamente a transferência de elétrons ao longo da cadeia respiratória e o bombeamento de prótons através da membrana interna das mitocôndrias, o que acelera o metabolismo oxidativo, aumentando a produção de ATP5,20. O aumento na disponibilidade de ATP proporcionado pela TLBI reativa diversos processos celulares que se encontravam inibidos em função das alterações fisiológicas causadas pela lesão, como a síntese de DNA, RNA e proteínas, fundamentais para a proliferação celular e o processo de recuperação muscular19,20.
A TLBI no Estresse Oxidativo
Em um estudo que comparou sua ação antiinflamatória com a de remédios comuns inibidores das cicloxigenases, a TLBI conseguiu neutralizar espécies reativas de oxigênio tanto diretamente, quanto através da via antioxidativa da enzima superóxido desmutase, o que diminuiu a expressão das cicloxigenases, reduzindo a liberação de prostaglandinas e modulando a resposta inflamatória21. Embora o trabalho dos neutrófilos seja fundamental para a o processo de recuperação muscular, o forte aumento na liberação de espécies reativas de oxigênio, decorrente da explosão respiratória dos neutrófilos durante a fase aguda da inflamação, pode danificar diretamente alguns constituintes vitais da célula, como proteínas, lipídeos e o próprio DNA, prejudicando o processo de recuperação muscular, além de agredir as células saudáveis à sua volta, aumentando a área de lesão7,17,22. No entanto as espécies reativas de oxigênio não podem ser vistas apenas como agentes agressivos, uma vez que também atuam como importantes mensageiros secundários em diversas funções fisiológicas da célula, como a síntese de DNA e a própria proliferação celular5. A aplicação adequada da TLBI é capaz de reduzir o excesso de espécies reativas de oxigênio decorrente da explosão respiratória dos neutrófilos sem comprometer a viabilidade celular, influenciando positivamente na resolução do processo inflamatório22.
A TLBI na Proliferação Fibroblástica
Os fibroblastos possuem diversas moléculas fotorreceptoras que podem ser estimuladas por diferentes comprimentos de onda da TLBI23, aumentando a liberação do fator de crescimento fibroblástico básico (FGFb) e do fator de crescimento insulínico (IGF-1) produzidos por essas células. Essas substâncias são imprescindíveis ao processo de reparação tecidual, uma vez que estimulam tanto a proliferação o quanto recrutamento de novos fibroblastos, potencializando a síntese e deposição de colágeno, assim como a formação de novos vasos sanguíneos e importantes elementos da matriz extracelular24. Em um modelo de lesão muscular induzida cirurgicamente, a TLBI inibiu a resposta inflamatória e potencializou a proliferação fibroblástica, o que acelerou a formação do tecido conjuntivo cicatricial, favorecendo a organização das fibras musculares regeneradas6.
A TLBI na Regeneração Muscular
As células satélites se encontram quiescentes abaixo da membrana basal das fibras musculares e desempenham um importante papel na regeneração muscular, onde dão origem a novas fibras para substituir aquelas que foram danificadas pelo mecanismo de lesão25,26. Tanto em estudos in vitro25,26, quanto in vivo6, tem sido constatado que TLBI favorece a regeneração de fibras musculares através da ativação de células satélites, introduzindo-as no ciclo celular que promove sua proliferação e progressão à condição de novas fibras musculares6,25,26.
Discussão
É preciso levar em conta, que os efeitos biológicos observados nos tecidos submetidos a TLBI, dependem diretamente dos parâmetros utilizados na sua aplicação6,20,27,28. A potência de irradiação do aparelho em Watts, a área de secção transversa do feixe em centímetros quadrados e o tempo de irradiação em segundos, são parâmetros básicos que precisam ser levados em conta na aplicação da TLBI27. A partir destes parâmetros básicos calculam-se outros dois parâmetros que refletem a dosagem final aplicada: (1) a densidade de energia em Joules por centímetro quadrado, que é o resultado da potência de irradiação, multiplicada pelo tempo de irradiação e dividido pela área de secção transversal do feixe; (2) a energia irradiada em Joules, que é obtida multiplicando-se a potência de irradiação do aparelho em Watts pelo de tempo aplicação em segundos27. A energia irradiada é um dos parâmetros que mais influencia nos resultados do tratamento, pois ela representa a quantidade de energia mensurável inerente às partículas da luz, no caso os fótons, depositada em cada ponto de aplicação27.
Quanto ao comprimento de onda, tanto os efeitos antiinflamatórios quanto bioestimulantes decorrentes da TLBI, podem ser obtidos a partir de diferentes comprimentos de onda entre 630nm e 1064nm29. Os lasers infravermelhos possuem maior poder de penetração, de forma que parte significativa dos seus fótons consegue alcançar tecidos mais profundos do corpo. Em contrapartida, os lasers de luz vermelha são mais vantajosos nas camadas superficiais, uma vez que a maioria de seus fótons é absorvida pelos tecidos localizados nessa região25,27.
Na aplicação de uma única dose da TLBI (660nm; 100mW; 0.03cm2; 40s; 4J) logo após um modelo de lesão muscular induzida por exercício em ratos, amostras biológicas recolhidas entre 24 e 48 horas após a aplicação demonstraram uma redução significativa na creatina quinase, um marcador da degeneração muscular, bem como na quantidade de células que morreram por apoptose16. Quando a TLBI (632.8nm; 0.5cm2; 600s) com diferentes potências de irradiação de 4mW; 9mW e 14mW, obtendo doses de 2.4J; 5.4J e 8.4J respectivamente, foi aplicada 24h e 48h após um modelo de lesão muscular induzida por contrações excêntricas, ocorreu um aumento na atividade antioxidativa e uma redução na resposta inflamatória. No entanto, enquanto desde a primeira aplicação, a dose de 8.4J aumentou significativamente os níveis da superóxido desmutase e reduziu significativamente os níveis de creatina quinase e malondialdeído, biomarcador utilizado na avaliação do estresse oxidativo, as doses de 2.4J e 5.4J reduziram significativamente os níveis de creatina quinase apenas após a segunda aplicação28.
Na lesão muscular induzida cirurgicamente no músculo gastrocnêmio de ratos, a TLBI (785nm; 75mW; 0.07cm2; 12s; 0.9J) distribuída em quatro aplicações por ponto num período de oito dias, promoveu um aumento significativo tanto na população de fibroblastos, quanto na ativação e organização de células satélite6. Em um estudo in vitro, células satélite dispostas junto à fibras musculares isoladas que receberam a TLBI (632.8 nm; 4.5 mW; 0.18cm2; 3s; 0.013J) em uma única aplicação, foram ativadas e ingressaram no ciclo celular que as conduzem a condição de novas fibras musculares TLBI26. Esta dose pode parecer pequena, mas deve ser considerado que a TLBI foi aplicada diretamente às células numa placa de cultura, sem nenhuma barreira entre o feixe de laser e as células irradiadas. No músculo gastrocnêmio de ratos, a resistência dos tecidos pode fazer com que uma potência de irradiação de 60mW seja reduzida à 20 mW após transpassar a pele e alcance com apenas 5mW as fibras musculares mais profundas25.
Os efeitos da TLBI (904nm; 700Hz; 15mW; 0.2cm2) com tempos de irradiação de 7, 20, 67 e 200s, e doses de 0.1; 0.3; 1 e 3J respectivamente, também foram avaliados no desenvolvimento da fadiga muscular e nos níveis sanguíneos de lactato e creatina quinase quando administrada uma única vez, previamente a um modelo de contrações tetânicas eletricamente induzidas em ratos. As doses de 1 e 3J, foram as únicas capazes de postergar significativamente a fadiga muscular, e enquanto todas as doses reduziram significativamente os níveis de lactato, apenas a dose de 3J não ocasionou o mesmo efeito sobre os níveis de creatina quinase na comparação entre amostras de sangue colhidas antes e logo após a última contração muscular. Desta forma, a dose de 1J foi a única que apresentou um efeito benéfico significativo em todos índices avaliados30. Os resultados obtidos neste estudo são importantes pois revelam o potencial preventivo do uso da LLLT na prática clínica.
Conclusão
Se for feita uma correlação entre os eventos fisiológicos envolvidos na recuperação de uma lesão muscular e as evidências científicas dos efeitos da TLBI disponíveis na literatura, é possível constatar o potencial terapêutico deste recurso em todos os estágios deste processo. Enquanto sua ação antiinflamatória e antioxidativa contribui na redução dos efeitos deletérios decorrentes da fase aguda da inflamação, sua ação bioestimulante tem se mostrado extremamente benéfica na potencialização dos eventos envolvidos na fase de reparação da lesão. No entanto, a grande variação observada nos parâmetros adotados para a aplicação da TLBI em lesões musculares, deixa clara a necessidade de futuros estudos para determinar quais valores são mais eficientes na busca destes resultados.
Referências
1. Heiderscheit BC, Sherry MA, Silder A, Chumanov ES, Thelen DG. Hamstring strain injuries: recommendations for diagnosis, rehabilitation, and injury prevention. J Orthop Sports Phys Ther. 2010 Feb;40(2):67-81.
2. Faria FE, Ferrari RJ, Distefano G, Ducatti AC, Soares KF, Montebelo MI, Minamoto VB. The onset and duration of mobilization affect the regeneration in the rat muscle. Histol Histopathol. 2008 May;23(5):565-71.
3. Orchard J, Best TM. The management of muscle strain injuries: an early return versus the risk of recurrence. Clin J Sport Med. 2002;12(1):3-5.
4. Kääriäinen M, Järvinen T, Järvinen M, Rantanen J, Kalimo H. Relation between myofibers and connective tissue during muscle injury repair. Scand J Med Sci Sports. 2000;10(6):332-7.
5. Gao X, Xing D. Molecular mechanisms of cell proliferation induced by low power laser irradiation. J Biomed Sci. 2009;16(1):4.
6. Cressoni MD, Dib Giusti HH, Casarotto RA, Anaruma CA.The Effects of a 785-nm AlGaInP Laser on the Regeneration of Rat Anterior Tibialis Muscle After Surgically-Induced Injury. Photomed Laser Surg. 2008;26(5):461-466.
7. Toumi H, Best TM. The inflammatory response: friend or enemy for muscle injury? Br J Sports Med. 2003;37(4):284-6.
8. Smith C, Kruger MJ, Smith RM, Myburgh KH. The inflammatory response to skeletal muscle injury: illuminating complexities. Sports Med. 2008;38(11):947-69.
9. Järvinen TA, Järvinen TL, Kääriäinen M, Aärimaa V, Vaittinen S, Kalimo H et al. Muscle injuries: optimising recovery. Best Pract Res Clin Rheumatol. 2007;21(2):317-31.
10. Serrão FV, Foerster B, Spada S, Morales MM, Monteiro-Pedro V, Tannús A et al. Functional changes of human quadriceps muscle injured by eccentric exercise. Braz J Med Biol Res. 2003;36(6):781-6.
11. Järvinen TAH, Järvinen TLN, Kääriäinen M, Kalimo H and Järvinen M. Muscle injuries: biology and treatment. Am J Sports Med. 2005;33(5):745-64.
12. Prisk V, Huard J. Muscle injuries and repair: the role of prostaglandins and inflammation. Histol Histopathol. 2003;18(4):1243-56.
13. Connolly DA, Sayers SP, McHugh MP. Treatment and prevention of delayed onset muscle soreness. J Strength Cond Res. 2003;17(1):197-208.
14. Oliveira NML, Rainero EP, Salvini TF. Three intermittent sessions of cryotherapy reduce the secondary muscle injury in skeletal muscle of rat. J Sports Sci Med. 2006;5:228-34.
15. Menetrey J, Kasemkijwattana C, Day CS, Bosch P, Vogt M, Fu FH, Moreland MS, Huard J. Growth factors improve muscle healing in vivo. J Bone Joint Surg Br. 2000;82(1):131-7.
16. Sussai DA, Carvalho Pde T, Dourado DM, Belchior AC, dos Reis FA, Pereira DM. Low-level laser therapy attenuates creatine kinase levels and apoptosis during forced swimming in rats. Lasers Med Sci. 2010;25(1):115-20.
17. Clarkson PM, Hubal MJ. Exercise-induced muscle damage in humans. Am J Phys Med Rehabil. 2002;81(11 Suppl):S52-69.
18. Cheung K, Hume P, Maxwell L. Delayed onset muscle soreness : treatment strategies and performance factors. Sports Med. 2003;33(2):145-64.
19. Hu WP, Wang JJ, Yu CL, Lan CC, Chen GS, Yu HS. Helium-neon laser irradiation stimulates cell proliferation through photostimulatory effects in mitochondria. J Invest Dermatol. 2007;127(8):2048-57.
20. Silveira PC, Silva LA, Fraga DB, Freitas TP, Streck EL, Pinho R. Evaluation of mitochondrial respiratory chain activity in muscle healing by low-level laser therapy. J Photochem Photobiol B. 2009;95(2):89-92.
21. Lim W, Lee S, Kim I, Chung M, Kim M, Lim H et al. The anti-inflammatory mechanism of 635 nm light-emitting-diode irradiation compared with existing COX inhibitors. Lasers Surg Med. 2007;39(7):614-21.
22. Fujimaki Y, Shimoyama T, Liu Q, Umeda T, Nakaji S, Sugawara K. Low-level laser irradiation attenuates production of reactive oxygen species by human neutrophils. J Clin Laser Med Surg. 2003;21(3):165-70.
23. Vinck EM, Cagnie BJ, Cornelissen MJ, Declercq HA, Cambier DC. Increased fibroblast proliferation induced by light emitting diode and low power laser irradiation. Lasers Med Sci. 2003;18(2):95-9.
24. Saygun I, Karacay S, Serdar M, Ural AU, Sencimen M, Kurtis B. Effects of laser irradiation on the release of basic fibroblast growth factor (bFGF), insulin like growth factor-1 (IGF-1), and receptor of IGF-1 (IGFBP3) from gingival fibroblasts. Lasers Med Sci. 2008;23(2):211-5.
25. Nakano J, Kataoka H, Sakamoto J, Origuchi T, Okita M, Yoshimura T. Low-level laser irradiation promotes the recovery of atrophied gastrocnemius skeletal muscle in rats. Exp Physiol. 2009;94(9):1005-15.
26. Shefer G, Partridge TA, Heslop L, Gross JG, Oron U, Halevy O. Low-energy laser irradiation promotes the survival and cell cycle entry of skeletal muscle satellite cells. J Cell Sci. 2002;115(7):1461-9.
27. Enwemeka CS. Intricacies of dose in laser phototherapy for tissue repair and pain relief. Photomed Laser Surg. 2009;27(3):387-93.
28. Liu XG, Zhou YJ, Liu TC, Yuan JQ. Effects of low-level laser irradiation on rat skeletal muscle injury after eccentric exercise. Photomed Laser Surg. 2009;27(6):863-9.
29. Bjordal JM, Lopes-Martins RA, Joensen J, Couppe C, Ljunggren AE, Stergioulas A et al. A systematic review with procedural assessments and meta-analysis of low level laser therapy in lateral elbow tendinopathy (tennis elbow). BMC Musculoskelet Disord. 2008;9:75.
30. Leal Junior EC, Lopes-Martins RA, de Almeida P, Ramos L, Iversen VV, Bjordal JM. Effect of low-level laser therapy (GaAs 904 nm) in skeletal muscle fatigue and biochemical markers of muscle damage in rats. Eur J Appl Physiol. 2010;108(6):1083-8.
