Modelo do ciclo de renovação óssea regulado pela hormona paratiroideia e pelo esforço físico

Rita Isabel Reis Gomes

Key information

Authors:

Rita Isabel Reis Gomes (Rita Isabel Reis Gomes)

Supervisors:

Duarte Pedro Mata de Oliveira Valério (Duarte Pedro Mata de Oliveira Valério); Susana de Almeida Mendes Vinga Martins (Susana de Almeida Mendes Vinga Martins)

Published in

June 28, 2023

Abstract

O corpo humano realiza o ciclo de renovação óssea como parte de seus processos naturais para melhorar a qualidade dos seus tecidos. A atualização constante do osso ocorre devido à sua absorção, realizada por osteoclastos, seguido da sua formação, concluída por osteoblastos. Este processo é gerido pelas células intervenientes que se mantêm em comunicação através de moléculas, como hormonas e proteínas. Vários autores propuseram modelos que recriam o ciclo, baseados em estímulos diferentes. Neste projeto foi proposto um modelo que tem por base retratar o ciclo de renovação óssea tendo por base as populações de osteoclastos e osteoblastos, onde a renovação é são induzidas pela presença de PTH no ambiente celular e os efeitos de esforço físico são incorporados na forma de energia de deformação. Os parâmetros do modelo foram analisados para garantir a estabilidade e a semelhança a resultados reais, através de uma meta-heurística, conhecida como algoritmo genético. Os resultados apresentados assemelham-se aos resultados teóricos nos quais o modelo foi baseado, com a exceção na falta de sensibilidade da densidade a cargas não constantes ao longo do tempo. The human body performs the bone renewal cycle as part of its natural processes to upkeep the quality of its tissues. The constant update of bone occurs due to its absorption, carried out by osteoclasts, followed by its formation, completed by osteoblasts. This process is managed by the intervening cells that communicate through molecules such as hormones and proteins. Several authors have proposed models that recreate the cycle, based on different stimuli. In this project, a model was proposed, portraying the bone renewal cycle based on populations of osteoclasts and osteoblasts, where renewal is induced by the presence of parathyroid hormone in the cellular environment and the effects of mechanical stimuli are incorporated in the form of strain energy density. The model parameters were analyzed to ensure stability and similarity to real results, through a meta-heuristic, known as the genetic algorithm. The presented results are similar to the theory on which the model was based on, with the exception of the lack of density sensitivity to non-constant loads over time.