El cartílago está lleno de líquido, aproximadamente el 80% del volumen del tejido del cartílago, que desempeña las funciones esenciales de soportar el peso y lubricar las superficies de las articulaciones. La pérdida de este líquido, llamado líquido sinovial, resulta en una disminución gradual del grosor del cartílago y un aumento de la fricción, lo que está relacionado con la degradación y el dolor articular de la osteoartritis.
Dado que el cartílago es poroso, el líquido se extrae fácilmente de los orificios con el tiempo. Sin embargo, los síntomas asociados con la osteoartritis generalmente tardan décadas en desarrollarse.
» La pregunta importante es por qué el cartílago no se desinfla en el transcurso de días, meses o años en nuestras articulaciones», dijo David Burris, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Delaware. Burris y sus colegas han propuesto un mecanismo que explica cómo el movimiento puede hacer que el cartílago reabsorba el líquido que se escapa. Burris hablará sobre su investigación durante el 62o Simposio y Exposición Internacional de AVS, que se celebró en octubre. 18-23 en San José, California.
Burris y sus colegas no son los primeros en estudiar la deflación del cartílago. En 1995, un grupo de Columbia liderado por Gerard Ateshian usó la teoría para demostrar que el movimiento continuo de la rodilla podría prevenir el proceso de deflación si ocurría más rápido de lo que el líquido podía responder. En 2008, el grupo de Ateshian demostró este fenómeno por primera vez usando una pequeña esfera articulada contra un tapón de cartílago, mostrando que la presión intersticial se mantenía indefinidamente si el área de contacto se movía más rápido que la velocidad difusiva del líquido sinovial.
«Este estudio fue la primera evidencia directa de que la presión intersticial es un mecanismo viable de soporte de carga y lubricación a largo plazo», dijo Burris. «Sin embargo, no teníamos claro cómo podían evitar la deflación nuestras articulaciones, dados los largos períodos de tiempo que pasamos sentados y de pie cada día sin algún mecanismo de entrada activo.»Es decir, debe haber alguna forma de que el cartílago reabsorba el líquido que se escapa cuando no nos movemos.
Burris tenía la corazonada de que el proceso de reabsorción era impulsado por presurización hidrodinámica, que ocurre cuando el movimiento relativo de dos superficies hace que el fluido entre ellas se acelere en forma de cuña triangular. Por ejemplo, cuando un neumático normal se desplaza sobre el agua a alta velocidad, la presión se acumula hasta que se forma una película para lubricar la interfaz; esto se denomina hidroplaneo y resulta en una pérdida completa del control de fricción. Sin embargo, si el neumático fuera poroso, la presión del fluido exterior podría forzar que el fluido vuelva a entrar en el neumático.
Para investigar si la presurización hidrodinámica podría rellenar cartílago desinflado, Burris y A.C. Moore, estudiante de doctorado, colocaron muestras de cartílago más grandes que el promedio contra un plano de vidrio para asegurar la presencia de la cuña necesaria. Encontraron que a velocidades de deslizamiento lentas (menos de lo que ocurriría en una articulación a velocidades de marcha típicas) se produjo un adelgazamiento del cartílago y un aumento de la fricción con el tiempo, pero a medida que la velocidad de deslizamiento aumentó hacia las velocidades de marcha típicas, el efecto se invirtió.
Dado que su experimento involucró contactos estacionarios, en los que el contacto entre el vidrio y el cartílago ocurre en un solo sitio en lugar de moverse a través de toda la superficie del tapón de cartílago, sus resultados no se pueden explicar mediante la teoría de contacto migratorio, como la del grupo Ateshiano. Burris cree que las presiones hidrodinámicas, que fuerzan el flujo de líquido hacia el cartílago, deben haber contrarrestado el líquido perdido por la exudación.
«Observamos una competencia dinámica entre entrada y salida», dijo Burris. «Sabemos que el grosor del cartílago se mantiene durante décadas en la articulación y esta es la primera idea directa de por qué. Es la propia actividad la que combate el proceso de deflación natural asociado con la lubricación intersticial.»
El trabajo futuro de Burris y sus colegas incluye explorar las implicaciones de la osteoartritis (OA), que está asociada con la degradación del cartílago.
