Mecanorreceptores dos ligamentos cruzados do joelho(1)

Prévia do material em texto

C.T. MORENO, R.L. CARVALHO, J.L. COLLEONI, C. SCAPULATEMPO NO, M.T.S. ALVES & M. COHEN
534 Rev Bras Ortop _ Vol. 40, No 9 – Setembro, 2005
Mecanorreceptores dos ligamentos cruzados do joelho*
Mechanoreceptors of the knee cruciate ligaments*
CARLOS TADEU MORENO1, RENATO LABBÉ CARVALHO1, JOSÉ LUIZ COLLEONI2,
CRISTOVAM SCAPULATEMPO NETO3, MARIA TEREZA DE SEIXAS ALVES4, MOISÉS COHEN5
* From Departamento de Ortopedia e Traumatologia da Universidade Federal
de São Paulo-Escola Paulista de Medicina (Unifesp-EPM).
1. Third-Year Resident, Departamento de Ortopedia e Traumatologia da Uni-
versidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina (Unifesp-EPM).
2. MS in Medicine, Programa de Pós-Graduação em Ortopedia e Traumatolo-
gia da Universidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina
(Unifesp-EPM).
3. Pathologist, Disciplina de Patologia Geral, Sistêmica, Bioética e Forense do
Departamento de Patologia da Universidade Federal de São Paulo-Escola
Paulista de Medicina (Unifesp-EPM).
4. Professor of Pathology; Head, Disciplina de Patologia Geral, Sistêmica,
Bioética e Forense do Departamento de Patologia da Universidade Federal
de São Paulo-Escola Paulista de Medicina (Unifesp-EPM).
5. Professor of Orthopaedics; Head, Setor de Traumato-Ortopedia do Esporte
da Disciplina de Traumatologia do Departamento de Ortopedia e Traumato-
logia da Universidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina
(Unifesp-EPM).
* Trabalho realizado no Departamento de Ortopedia e Traumatologia da Uni-
versidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina (Unifesp-EPM).
1. Médico Residente do 3o ano do Departamento de Ortopedia e Traumatologia
da Universidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina (Uni-
fesp-EPM).
2. Mestre em Medicina pelo Programa de Pós-Graduação em Ortopedia e Trau-
matologia da Universidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medici-
na (Unifesp-EPM).
3. Médico Patologista da Disciplina de Patologia Geral, Sistêmica, Bioética e
Forense do Departamento de Patologia da Universidade Federal de São Pau-
lo-Escola Paulista de Medicina (Unifesp-EPM).
4. Livre-Docente; Chefe da Disciplina de Patologia Geral, Sistêmica, Bioética
e Forense do Departamento de Patologia da Universidade Federal de São
Paulo-Escola Paulista de Medicina (Unifesp-EPM).
5. Livre-Docente; Chefe do Setor de Traumato-Ortopedia do Esporte da Disci-
plina de Traumatologia do Departamento de Ortopedia e Traumatologia da
Universidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina (Unifesp-
EPM).
Endereço para correspondência (Correspondence to): Rua Borges Lagoa, 783, 5o andar – 04038-002 – São Paulo, SP, Brasil.
Recebido em (Received in) 6/4/04. Aprovado para publicação em (Approved in) 8/9/05.
Copyright RBO2005
Trabalho CET 2004 – EPM
ARTIGO ORIGINAL / ORIGINAL ARTICLE
RESUMO
Objetivo: Avaliar o número e o tipo de mecanorrecepto-
res existentes nos ligamentos cruzados anterior e poste-
rior. Material e método: Foram dissecados 15 joelhos de
cadáveres frescos do sexo masculino, com média de idade
de 36 anos. Os ligamentos foram removidos, preservando-
se as inserções femoral e tibial. Foi utilizado um sistema
de análise digital, com técnica histológica imunohistoquí-
mica pela antiproteína S-100, para a contagem e reconhe-
cimento dessas estruturas. A classificação utilizada foi a
de Freeman e Wyke, que leva em consideração o tamanho
e os aspectos morfológicos das terminações nervosas, divi-
dindo-as em quatro tipos. Resultados: Foi encontrada di-
ferença estatisticamente significante entre os tipos de meca-
norreceptores do LCA e LCP (p < 0,001). Não foi encontrada
diferença estatisticamente significativa em relação ao nú-
mero de mecanorreceptores entre LCA e LCP (p = 0,245).
Não há diferença significante em relação à idade e tam-
ABSTRACT
Purpose: To evaluate the number and type of mechan-
oreceptors existing within the anterior and posterior cruci-
ate ligaments. Material and methods: Fifteen knees from
male cadavers with a mean age of 36 years were dissected.
The ligaments were removed, with the preservation of femo-
ral and tibial insertions. A digital histological analysis sys-
tem was used, employing the S100 antiprotein immunohis-
tochemical technique for structure counting and recognition.
Freeman and Wyke’s classification was used, which consid-
ers the size and the morphological aspects of the nerve end-
ings, which divides them into four types. Results: 1) A statis-
tically significant difference was found between the types of
ACL and PCL mechanoreceptors (< 0.001); 2) no statistically
significant difference was found regarding the number of
mechanoreceptors between the ACL and the PCL (p = 0.245);
3) there is no significant difference regarding age and total
number of receptors within anterior and posterior cruciate
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MECANORRECEPTORES DOS LIGAMENTOS CRUZADOS DO JOELHO
bém quanto ao número total de receptores nos ligamentos
cruzado anterior e posterior (p = 0,790). Conclusões: No
ligamento cruzado anterior e ligamento cruzado posterior
houve predomínio dos mecanorreceptores do tipo II e IV,
sendo os tipos I e III menos freqüentes. Não houve dife-
rença estatisticamente significante entre o ligamento cru-
zado anterior e o ligamento cruzado posterior quanto ao
número total de mecanorreceptores. Não foi encontrada
relação entre o número total de mecanorreceptores e a
idade nos ligamentos cruzado anterior e posterior.
Descritores – Joelho; ligamentos cruzados; mecanorreceptores; his-
tologia; cadáver
INTRODUÇÃO
Os ligamentos cruzados são responsáveis pela estabilidade
intrínseca da articulação do joelho e sua função biomecânica
vem sendo amplamente estudada(1). Microscopicamente, os li-
gamentos são compostos por fascículos paralelos de fibras co-
lágenas orientadas de forma regular, vasos e estruturas nervo-
sas especializadas, conhecidas como mecanorreceptores(2). Esses
convertem a energia física originada pelo estímulo tensional
em um impulso nervoso, o qual será interpretado pelo sistema
nervoso central, controlando o tônus muscular e os reflexos,
informando o posicionamento e o movimento articular, dando
a sensação somática relativa de posição estática e dinâmica(3,4).
Embora estudada há muito tempo, a propriocepção ainda é
pouco conhecida. Lephart et al definiram a propriocepção, como
a capacidade sensorial que acompanha os movimentos (cines-
tesia) e a posição da articulação (senso de posição articular),
determinada pelos mecanorreceptores de ação rápida e lenta(5).
Essas terminações nervosas já foram demonstradas em es-
tudos no joelho, ombro, tornozelo, coluna cervical de huma-
nos e de outras espécies animais, geralmente com técnicas
que utilizam hematoxilina-eosina e cloridrato de ouro como
corantes histológicos(6). Autores demonstram a presença de
mecanorreceptores nos ligamentos cruzados do joelho(3,4,6-9).
No entanto, ainda existem controvérsias quanto a sua freqüên-
cia e classificação neurofisiológica; o uso de técnicas histoló-
gicas limitadas e a interpretação das estruturas de acordo com
critérios morfológicos são as prováveis causas de discordân-
cia entre os diversos autores.
O objetivo deste estudo é comparar, utilizando a técnica
histológica imunohistoquímica, a presença e o número de me-
canorreceptores nos ligamentos cruzado anterior e posterior
(LCA e LCP) de cadáveres humanos. Procuramos também cor-
ligaments (p = 0.790). Conclusions: 1) There was a predom-
inance of types II and IV mechanoreceptors within anterior
and posterior cruciate ligaments, while types I and III were
less frequent; 2) There was no statistically significant differ-
ence between the anterior cruciate ligament and the posteri-
or cruciate ligament regarding the total number of mechan-
oreceptors; 3) There was no relationship found between total
number of mechanoreceptors within the anterior and poste-
rior cruciate ligaments, and the age.
Keywords – Knee; cruciate ligaments; mechanoreceptors; histology;
cadaverINTRODUCTION
Cruciate ligaments are responsible for the intrinsic stabil-
ity of the knee joint and their biomechanical function has been
widely studied(1). Microscopically, the ligaments are made of
parallel fascicles from regularly-oriented collagen fibers, ves-
sels and specialized nerve structures, known as mechanore-
ceptors(2). These convert the physical energy from the tension-
ing stimulus into a nervous impulse, which will be interpreted
by the central nervous system, controlling the muscle tone
and the reflexes, informing the positioning and the articular
motion, providing the relative somatic sensation of static and
dynamic position(3,4).
Despite studied for a long time, still little is known about
proprioception. Lephart et al have defined proprioception as
the sensory ability that follows the motions (synesthesia) and
the joint position (sense of articular position), determined by
the mechanoreceptors of quick and slow action(5).
Those nerve endings have already been demonstrated in stud-
ies on knee, shoulder, ankle, cervical spine in humans and oth-
er animal species, usually with techniques employing hema-
toxylin-eosin and gold hydrochloride as histological stains(6).
Authors demonstrated the presence of mechanoreceptors in
knee cruciate ligaments(3,4,6-9). However, there are still contro-
versies regarding the frequency and neurophysiologic classifi-
cation. Technically limited histological methods and interpre-
tation of the structures, according to morphological criteria,
are the likely causes of disagreement among several authors.
The purpose of this study is to compare, using an immuno-
histochemical histological technique, the presence and the
number of mechanoreceptors within the anterior and posteri-
or cruciate ligaments (ACL and PCL) from human cadavers.
We have also tried to correlate our findings with age and re-
ceptor types, following the Freeman and Wyke criteria(4).
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relacionar nossos achados com a ida-
de e os tipos de receptores seguindo
os critérios de Freeman e Wyke(4).
MATERIAL E MÉTODOS
Foram avaliados os mecanorrecep-
tores dos ligamentos cruzados anterior
e posterior de 15 cadáveres frescos,
com média de idade de 36 anos (DP =
16 anos), variando entre 17 e 64 anos,
provenientes de necropsias realizadas
no setor de verificação de óbitos da
Universidade Federal de São Paulo –
Escola Paulista de Medicina (Unifesp-
EPM), após prévia aprovação do traba-
lho pela Comissão de Ética Médica em
Pesquisa.
Em geral, os trabalhos são realiza-
dos em joelhos patológicos, com os-
teoartrose ou lesões ligamentares(3,8,10-
12), não havendo um padrão de
normalidade definido em ligamentos
sadios. Por esse motivo, consideramos
como critérios de exclusão a presença
de lesões aparentes externas no joelho
e evidências macroscópicas de lesões
ligamentares e degenerativas, selecio-
nando 15 joelhos dos 26 examinados.
Também não encontramos dados de-
monstrando ou sugerindo a necessida-
de de um estudo comparativo em rela-
ção ao sexo e ao lado avaliado. Sendo
assim, para padronizar nossa pesqui-
sa, utilizamos como amostra de nosso
material somente joelhos do lado di-
reito de cadáveres do sexo masculino.
As dissecações dos joelhos para a
retirada dos ligamentos cruzados an-
terior e posterior foram realizadas por
uma via de acesso mediana longitudi-
nal anterior, de aproximadamente
25cm, com abertura medial do apare-
lho extensor e luxação lateral da pate-
la (figura 1).
MATERIAL AND METHODS
The mechanoreceptors of the ante-
rior and posterior cruciate ligaments
of 15 cadavers with a mean age of 36
years, ranging from 17 to 64 years (SD
= 16 years), were evaluated, from
necropsies performed at the coroner’s
office from Universidade Federal de
São Paulo-Escola Paulista de Medici-
na (Unifesp-EPM), after previous ap-
proval by the Institutional Review
Board.
As a rule, studies are performed in
diseased knees, having osteoarthrosis
or ligament injuries(3,8,10-12). There is not
any normality standard defined for a
healthy ligament. For that reason, we
considered the presence of any exter-
nal apparent knee injuries and macro-
scopic evidences of ligament and de-
generative injuries as exclusion criteria,
thus selecting 15 from 26 examined
knees. We have not found any data dem-
onstrating or suggesting the need for a
comparative study concerning the sex
and the affected side. Thus, in order to
standardize our research, we employed
only right side knees of male cadavers
as samples of our material.
Knee dissection for anterior and
posterior cruciate ligaments removal
was performed through an anterior
midline longitudinal approach of ap-
proximately 25 cm, with medial open-
ing of extensor apparatus and lateral
dislocation of the patella (figure 1).
Ligaments were identified (figure 2)
and detached from their femoral and
tibial portions with a scalpel blade, and
then immersed in 10% formaldehyde
to be later sent to pathology laborato-
ry for paraffin block inclusion. Histo-
logical cuts were made with a maximum
Os ligamentos foram identificados (figura 2) e desinseri-
dos com lâmina de bisturi de suas porções femoral e tibial e,
em seguida, colocados num recipiente de formol a 10% e pos-
thickness of four micrometers, in previously silanized (3-ino-
propyl-triethoxsilane®, Sigma Chemical, CO, USA, code A3648)
slides, left at 60o Celsius for 24 hours, for higher cut adhesion.
Fig. 1 – Incisão longitudinal mediana
Fig. 1 – Midline longitudinal incision
Fig. 2 – Identificação dos ligamentos cruzados
Fig. 2 – Identification of cruciate ligaments
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MECANORRECEPTORES DOS LIGAMENTOS CRUZADOS DO JOELHO
teriormente enviados para o laboratório de patologia para a
inclusão do material em bloco de parafina. Foram confeccio-
nados cortes histológicos com espessura máxima de quatro
micrômetros em lâminas previamente “silanizadas” (3 ino-
propyl triethoxsilane , Sigma Chemical, CO, USA, código
A3648), deixadas na estufa a 60o Celsius por 24 horas, para
maior adesão dos cortes.
O método imunohistoquímico da estrepto-avidina-biotina-
peroxidase para o anticorpo policlonal antiproteína S-100 foi
utilizado como corante histológico. A contagem e a análise
dos mecanorreceptores dos ligamentos foram realizadas com
aumento de 400x, utilizando o sistema de análise digital de
imagem Pro-Image , que consiste de uma videocâmera JVC
modelo TK 1180V, que transmite a imagem capturada do mi-
croscópio Olympus (modelo BX40 com objetivas plan-acro-
máticas) a um computador tipo PC com processador Pentium
MMX 233MHz com 64 MB de memória RAM, equipado com uma
placa digitalizadora e o software Image Pro Plus (figura 3),
trabalhando em ambiente Windows .
Os mecanorreceptores foram analisados pela classificação
de Freeman e Wyke, que leva em consideração os aspectos
morfológicos e o tamanho das terminações nervosas (figura
4). Os receptores do tipo I são globulares ou ovóides encapsu-
lados, denominados terminações de Ruffini, os quais possuem
função de adaptação lenta. Os receptores do tipo II são alon-
gados e de formato cônico, denominados corpúsculos de Pa-
cini, sendo responsáveis pela adaptação rápida. Os receptores
The immunohistochemical method of strepto-avidin-biotin-
peroxidase for the S-100 antiprotein polyclonal antibody was
employed as histological stain. Count and analysis of liga-
ment mechanoreceptors were performed at 400x magnifica-
tion, using a digital image analysis system Pro-Image®, which
consists of a TK 1180V JVC® video camera, which transmits the
captured image from the Olympus® microscope (BX40 model
with plan achromatic objectives) to a PC with a Pentium® MMX
233MHz processor and 64 MB RAM, equipped with a scanner
and the Image Pro Plus® software (figure 3), working in Win-
dows® environment.
The mechanoreceptors were evaluated by the Freeman and
Wyke’s classification,which considers the morphological as-
pects and the size of the nerve endings (figure 4). Type I re-
ceptors, called Ruffini endings, are globular or encapsulated
and egg-shaped, having a slow adaptive function. Type II re-
ceptors, called Pacini corpuscles, are elongated and conical-
shaped, being responsible for a quick adaptation. Type III
receptors, or Golgi endings, are large and fusiform, and are
responsible for the extremely slow adaptation mechanism. Type
IV receptors are relatively undifferentiated, non-corpuscular
endings, made up of amyelinic nerve filaments, and can be
divided into two categories: free nerve endings, responsible
for pain transmission, and the amyelinic efferent endings, re-
sponsible for vasomotor innervations(4).
Fig. 3 – Imagem da tela do computador com o programa Image
Pro Plus®
Fig. 3 – Computer screen image with the Image Pro Plus® soft-
ware
Fig. 4 – Classificação de Freeman e Wyke: A) tipo I – globular; B)
tipo II – cônico; C) tipo III – fusiforme; D) tipo IV – terminações
nervosas livres.
Fig. 4 – Freeman and Wyke’s classification: A) type I, globular; B)
type II, conical; C) type III, spindle-shaped; D) type IV, free nerve
endings.
C.T. MORENO, R.L. CARVALHO, J.L. COLLEONI, C. SCAPULATEMPO NO, M.T.S. ALVES & M. COHEN
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do tipo III ou terminações de Golgi são grandes e fusiformes,
sendo responsáveis pelo mecanismo de adaptação extrema-
mente lenta. Os receptores do tipo IV são terminações relati-
vamente indiferenciadas não corpusculares, compostas de fi-
lamentos nervosos amielínicos, e podem ser divididos em duas
categorias: as terminações nervosas livres, responsáveis pela
transmissão da dor, e as terminações eferentes amielínicas,
responsáveis pela inervação vasomotora(4).
Na metodologia estatística as variáveis qualitativas foram
representadas por freqüência absoluta (n) e relativa (%) e as
variáveis quantitativas, por média, desvio-padrão (DP), me-
diana e valores mínimo e máximo. A comparação entre os
quatro tipos de mecanorreceptores, quanto ao número encon-
trado, foi feita pela prova de Friedman para amostras relacio-
nadas. Quando o resultado do teste mostrou-se estatisticamente
significante, as diferenças foram localizadas pelo teste de com-
parações múltiplas de Newman-Keuls. Os dois ligamentos
foram comparados quanto ao número de mecanorreceptores
encontrados, pela prova de Wilcoxon para amostras relacio-
nadas, e a presença de correlação entre a idade e números
totais de mecanorreceptores encontrados foi avaliada pelo
coeficiente de correlação por postos de Spearman (rs). Ado-
tou-se o nível de significância de 0,05 (α = 5%) e níveis des-
critivos (p) inferiores a esse valor foram considerados signifi-
cantes.
RESULTADOS
Comparação entre os tipos de mecanorreceptores
Foi encontrada diferença estatisticamente significante en-
tre os tipos de mecanorreceptores do LCA (tabela 1) e LCP
(tabela 2) (p < 0,001). O teste de comparações múltiplas mos-
trou, em ambos os ligamentos, diferenças entre todos os tipos.
O tipo II é o mais freqüente, seguido pelos tipos IV, I e III.
Comparação entre os ligamentos
Não foi encontrada diferença estatisticamente significante
entre o LCA e LCP quanto ao número total de mecanorrecepto-
res (p = 0,245).
Correlação entre o número total de mecanorreceptores
e idade
Não foi encontrada correlação estatisticamente significante
entre a idade do cadáver e o número total de mecanorrecepto-
res do LCA (rs = 0,08; p = 0,790) pela aplicação do coeficiente
de correlação por postos de Spearman, como demonstrado no
gráfico 1.
TABELA 1 / TABLE 1
Medidas descritivas do número de mecanorreceptores
dos tipos I, II, III e IV do LCA de 15 joelhos
Descriptive measures of the number of mechanoreceptors
of types I, II, III and IV from the ACL of 15 knees
Tipo Número de mecanorreceptores no LCA
Média d.p. Mediana Mínimo Máximo
Type Number of mechanoreceptors in the ACL
Mean s.d. Median Minimum Maximum
Tipo I 05,9 02,6 05 02 11
Tipo II 40,7 11,7 38 26 60
Tipo III 00,5 00,5 00 00 01
Tipo IV 23,0 07,2 24 10 35
Fonte (Source): Disciplina de Anatomia Patológica Geral, Sistêmica, Forense e Bioéti-
ca do Departamento de Patologia da Unifesp-EPM.
Prova de Friedman: p < 0,001
* Teste de comparações múltiplas: tipo III < tipo I < tipo IV < tipo II
Friedman test: p < 0.001
* Multiple comparison test: type III < type I < type IV < type II
In statistical methodology, qualitative variables were rep-
resented by absolute (n) and relative (%) frequency, and the
quantitative variables by mean, standard deviation (SD), me-
dian, and minimum and maximum values. The comparison
between the four types of mechanoreceptors, regarding the
number encountered, was made by means of the Friedman
TABELA 2 / TABLE 2
Medidas descritivas do número de mecanorreceptores
dos tipos I, II, III e IV do LCP de 15 joelhos
Descriptive measures of types I, II, III, and IV
mechanoreceptors number from PCL of 15 knees
Tipo Número de mecanorreceptores no LCP
Média d.p. Mediana Mínimo Máximo
Type Number of mechanoreceptors in the PCL
Mean s.d. Median Minimum Maximum
Tipo I 08,8 05,9 09 00 023
Tipo II 43,2 22,9 41 16 110
Tipo III 05,9 05,4 05 00 018
Tipo IV 32,4 24,3 25 00 088
Fonte (Source): Disciplina de Anatomia Patológica Geral, Sistêmica, Forense e Bioéti-
ca do Departamento de Patologia da Unifesp-EPM.
Prova de Friedman: p < 0,001. Teste de comparações múltiplas: tipo III < tipo I < tipo IV
< tipo II
Friedman test: p < 0.001. Multiple comparison test: type III < type I < type IV < type II
Rev Bras Ortop _ Vol. 40, No 9 – Setembro, 2005 539
MECANORRECEPTORES DOS LIGAMENTOS CRUZADOS DO JOELHO
Gráfico 1 – Correlação entre a idade do cadáver e o número total
de mecanorreceptores do LCA
Graph 1 – Correlation between cadaver age and the total number
of mechanoreceptors within the ACL
Fonte (Source): Disciplina de Anatomia Patológica Geral, Sistêmica, Forense e Bioéti-
ca do Departamento de Patologia da Unifesp-EPM.
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70
Id ade (anos)
N
úm
er
o
to
ta
ld
e
m
ec
an
or
re
ce
pt
or
es
do
LC
A
rs = 0 ,08
p = 0 ,79 0
A ge (ye ars)
To
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 A
C
L 
m
ec
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no
re
ce
pt
or
s
Gráfico 2 – Correlação entre a idade do cadáver e o número total
de mecanorreceptores do LCP
Graph 2 – Correlation between cadaver age and the PCL total num-
ber of mechanoreceptors
Fonte (Source): Disciplina de Anatomia Patológica Geral, Sistêmica, Forense e Bioéti-
ca do Departamento de Patologia da Unifesp-EPM.
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70
Id ade (anos)
N
úm
er
o
to
ta
ld
e
m
ec
an
or
re
c
ep
to
re
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do
LC
P
rs = -0 ,10
p = 0 ,723
A ge (yea rs)
To
ta
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r 
of
 P
C
L 
m
ec
ha
no
re
ce
pt
or
s
TABELA 3 / TABLE 3
Medidas descritivas do número total de
mecanorreceptores do LCA e LCP de 15 joelhos
Descriptive measure of the total number of
mechanoreceptors from ACL and PCL of 15 knees
Ligamento Número total de mecanorreceptores
Média d.p. Mediana Mínimo Máximo
Ligament Total number of mechanoreceptors
Mean s.d. Median Minimum Maximum
LCA / ACL 70,1 18,0 67 42 105
LCP / PCL 90,3 55,4 81 16 239
Fonte (Source): Disciplina de Anatomia Patológica Geral, Sistêmica, Forense e
Bioética do Departamento de Patologia da Unifesp-EPM.
Prova de Wilcoxon: p = 0,245
Wilcoxon’s test: p = 0.245
Não foi encontrada correlação estatisticamente significante
entre a idade do cadáver e o número total de mecanorrecepto-
res do LCP (rs = –0,10, p = 0,723) pela aplicação do coeficien-
te de correlação por postos de Spearman, como demonstrado
no gráfico 2.
test for related samples. For the result, the test demonstrated
to be statistically significant, as differences were found by the
Newman-Keuls multiple comparison test. The two ligaments
were compared regarding the number of mechanoreceptors
found in the Wilcoxon test for related samples, and the pres-
ence of correlation between the age and thetotal number of
mechanoreceptors found was evaluated by Spearman’s rank
correlation coefficient (rs). The significance level of 0.05 (α =
5%) was adopted, and descriptive (p) levels below this value
were considered significant.
RESULTS
Comparison between the types of mechanoreceptors
A statistically significant difference was found between types
of ACL (table 1) and PCL (table 2) mechanoreceptors (p <
0.001). The multiple comparison test demonstrated differenc-
es between all types within both ligaments. Type II is the most
prevalent, followed by types IV, I and III.
Comparison between ligaments
No statistically significant difference was found between
the ACL and the PCL regarding the total number of mechan-
oreceptors (p = 0.245).
C.T. MORENO, R.L. CARVALHO, J.L. COLLEONI, C. SCAPULATEMPO NO, M.T.S. ALVES & M. COHEN
540 Rev Bras Ortop _ Vol. 40, No 9 – Setembro, 2005
DISCUSSÃO
A correlação entre a propriocepção e a presença dos meca-
norreceptores nos tecidos articulares do joelho tem sido estu-
dada em animais e homens. Desde os trabalhos de Schultz et
al, sabe-se da existência de mecanorreceptores nos ligamen-
tos cruzados do joelho humano, havendo também referências
em relação à cápsula articular, ligamento colateral medial e
meniscos(3,4,13). Contudo, não há consenso quanto ao número
e aos tipos de mecanorreceptores encontrados nos ligamentos
cruzados anterior e posterior(7,10,13).
Em nosso estudo não encontramos correlação estatistica-
mente significante entre a idade do cadáver e o número total
de mecanorreceptores, assim como não encontramos também
estudos comparando tais variáveis nos ligamentos cruzados
de joelhos normais. Skinner et al, avaliando a sensação de
posição na articulação do joelho de 29 pacientes de 20 a 82
anos, verificaram que a propriocepção encontrava-se deterio-
rada com o aumento da idade(14). Avaliando 29 mulheres sem
lesões prévias no joelho, Kaplan et al encontraram diminui-
ção da propriocepção dessa articulação nas pacientes com ida-
de acima de 60 anos e aumento abaixo dos 30 anos(15). A pro-
priocepção parece diminuir com a progressão da idade, grau
de esforço físico e fadiga(16).
Ao utilizar a classificação de Freeman e Wyke(4) na identi-
ficação dos mecanorreceptores, pudemos reconhecer e agru-
par com maior facilidade cada um deles e, dessa maneira,
quantificar e comparar os receptores encontrados. Algumas
técnicas histológicas utilizando corantes como hematoxilina-
eosina(17), prata(18), cloridrato de ouro(3,7) e imunohistoquímica
foram aplicadas para o reconhecimento dos mecanorrecepto-
res. A nossa escolha pela técnica da imunohistoquímica, com
a antiproteína S-100, baseia-se no trabalho de Del Valle et al,
que, estudando o ligamento cruzado posterior de joelhos hu-
manos, encontraram maior sensibilidade dessa técnica na iden-
tificação dos receptores(8). Utilizando a imunohistoquímica,
observamos que as terminações nervosas são bem diferencia-
das dos vasos sanguíneos, facilitando sua identificação, o que
foi verificado também por outros autores(6,8,16,19,20).
Na leitura das lâminas utilizamos um sistema de análise digi-
tal de imagem que permitiu reconhecer com maior facilidade os
mecanorreceptores, devido à possibilidade de ampliação do ta-
manho na tela do computador e, dessa forma, permitir mensura-
ção precisa. Observamos neste estudo que, tanto no ligamento
cruzado anterior como no posterior, predominam os receptores
dos tipos II e IV. Os receptores do tipo II, também conhecidos
como corpúsculos de Pacini, atuam como mecanorreceptores
Correlation between total number of mechanoreceptors
and age
No statistically significant correlation was found between
cadaver age and total number of ACL mechanoreceptors (rs =
0.08, p = 0.790) using Spearman’s rank correlation coeffi-
cient, as demonstrated in graph 1.
No statistically significant correlation was found between
cadaver age and total number of PCL mechanoreceptors (rs =
0.10, p = 0.723) using Spearman’s rank correlation coeffi-
cient, as demonstrated in graph 2.
DISCUSSION
The correlation between proprioception and the presence
of mechanoreceptors within joint tissues of the knee has been
studied in animals and men. The existence of mechanorecep-
tors within cruciate ligaments of the human knee is known
ever since the studies by Schultz et al. There are also referenc-
es regarding joint capsule, medial collateral ligament, and
menisci(3,4,13). However, there is no agreement on number and
types of mechanoreceptors found within the anterior and the
posterior cruciate ligaments(7,10,13).
In our study, no statistically significant correlation was
found between the cadaver age and the total number of mech-
anoreceptors. We did not find any studies comparing such
variables of cruciate ligaments from normal knees. Skinner et
al, while evaluating the sensation of position of the knee joint
from 29 patients with ages ranging from 20 to 82 years, found
that proprioception had deteriorated with increased age(14).
When evaluating 29 women without previous knee injuries,
Kaplan et al found a decrease in the proprioception of the
knee joint in patients above 60 years and an increase below
30 years(15). The proprioception seems to decrease with the
age progression, physical effort degree and fatigue(16).
Using the Freeman and Wyke’s(4) classification to identify
the mechanoreceptors, we could recognize, which made the clus-
tering easier, and then to quantify and to compare the receptors
found. Histological techniques that employ stains as hematox-
ylin-eosin(17), silver(18), hydrochloride gold(3,7) and immunohis-
tochemistry were applied for mechanoreceptor recognition. Our
choice for the immunohistochemistry technique, with the S-100
antiprotein, is based on the work of Del Valle et al, who, study-
ing the posterior cruciate ligament of human knees, found a
higher sensibility of those techniques in identifying receptors(8).
Using immunohistochemistry, we noticed that nerve endings
can be well differentiated from blood vessels, making their iden-
tification easier. This was also noted by other authors(6,8,16,19,20).
Rev Bras Ortop _ Vol. 40, No 9 – Setembro, 2005 541
MECANORRECEPTORES DOS LIGAMENTOS CRUZADOS DO JOELHO
For slide interpretation, we used a digital image analysis
system, which allowed easier mechanoreceptor recognition
due to the possibility of increased size on the computer screen,
and thus, yielding an accurate measurement. We noticed in
this study that in both the anterior cruciate ligament and the
posterior cruciate ligament there is a predominance of recep-
tors from types II and IV. The type II receptors, also known as
Pacini corpuscles, act as dynamic mechanoreceptors, remain-
ing inactive upon joint immobility, and activate during accel-
eration and deceleration motions, having as main features a
quick adaptation and a low profile of response to mechanical
stress(4). Type IV was the second most frequent group in our
series. It comprises the nociceptive joint system, which acti-
vates when the joint is submitted to an abnormal mechanical
deformation or under the effect of inflammatory mediators
such as histamine, bradykinin and prostaglandins(4). The types
I and III mechanoreceptors, responsible for the slow adapta-
tion and having low mechanical profile, have been found in
lesser quantities within both ligaments.
Studying the anterior cruciate ligaments of six cadavers
extracted during their necropsy, Schutte et al, using the histo-
logical technique of hydrochloride gold, found three morpho-
logical types of mechanoreceptors: Ruffini- and Pacini-type
corpuscles and, comprising approximately 1% of the liga-
ment area, free nerve endings(3). Pacini corpuscles were the
most frequent in that study. Katonis et al, studying the PCL
from 10 fresh cadavers and using the same histological tech-
nique, obtained similar results(7).
Comparing anterior and posterior cruciate ligaments of
adult sheep, regarding the total number and type of mechan-
oreceptors, Raunest et al didnot find statistically significant
differences between those two ligaments using hydrochloride
gold as an histological stain; however, besides other mechan-
oreceptors, they found a higher number of Pacinian nerve end-
ings(13). Despite the use of another technique and species as
sample, the purpose and results from the research by Raunest
et al were similar to those in our study(13).
The clinical importance of the study from the microscopic
neural pattern of the knee cruciate ligaments suggests, with
the results obtained, that these ligaments do not only func-
tion as biomechanically stabilizing structures, but also as
organs responsible for the proprioception. The presence of
higher quantity of dynamic mechanoreceptors, which acti-
vate during acceleration and deceleration motions, creates
some concern regarding ligament injuries and their different
therapeutic modalities, because it is known that, after cruci-
ate ligaments injury, there is an important deficit in knee prop-
dinâmicos, permanecem inativos na articulação imóvel, ativos
durante os movimentos de aceleração e desaceleração e têm como
características a adaptação rápida e baixo perfil de resposta ao
estresse mecânico(4). O tipo IV foi o segundo grupo em freqüên-
cia na nossa casuística. Constitui o sistema articular nocicepti-
vo, tornando-se ativo quando a articulação é submetida à defor-
mação mecânica anormal ou sob efeito de mediadores
inflamatórios, tais como histamina, bradicinina e prostaglandi-
nas(4). Os mecanorreceptores dos tipos I e III, responsáveis pela
adaptação lenta e com baixo perfil mecânico, foram encontra-
dos em menor quantidade em ambos os ligamentos.
Estudando os ligamentos cruzados anteriores extraídos du-
rante necropsia de seis cadáveres, Schutte et al, utilizando a
técnica histológica de cloridrato de ouro, encontraram três ti-
pos morfológicos de mecanorreceptores: corpúsculos do tipo
Ruffini, Pacini e abrangendo aproximadamente 1% da área do
ligamento, as terminações nervosas livres(3). Os corpúsculos de
Pacini foram os mais freqüentes nesse estudo. Katonis et al,
estudando o LCP de 10 cadáveres frescos, utilizando essa mes-
ma técnica histológica, obtiveram resultados semelhantes(7).
Comparando o ligamento cruzado anterior e posterior de
ovelhas adultas, quanto ao número total e ao tipo de mecanor-
receptores, Raunest et al não encontraram diferenças estatis-
ticamente significantes entre esses dois ligamentos utilizando
cloridrato de ouro como corante histológico, mas constata-
ram, além dos outros mecanorreceptores, um maior número
de terminações nervosas do tipo corpúsculos de Pacini(13).
Apesar de utilizarem outra técnica e espécie como amostra, o
objetivo e os resultados da pesquisa de Raunest et al foram
semelhantes aos de nosso estudo(13).
A importância clínica do estudo do padrão neural micros-
cópico dos ligamentos cruzados do joelho sugere, com os re-
sultados obtidos, que esses ligamentos não funcionam apenas
como estruturas biomecanicamente estabilizadoras, mas tam-
bém como órgãos responsáveis pela propriocepção. A pre-
sença de maior quantidade de mecanorreceptores dinâmicos,
que estão em atividade nos movimentos de aceleração e desa-
celeração, traz uma preocupação relacionada às lesões liga-
mentares e às suas diferentes modalidades terapêuticas, pois
sabe-se que, após a lesão dos ligamentos cruzados, ocorre um
déficit importante da propriocepção do joelho, que está rela-
cionado ao decréscimo do número de terminações nervosas.
Seguindo essa linha de pesquisa, que vem procurando de-
monstrar o padrão microscópico normal da inervação dos
ligamentos cruzados do joelho, pretendemos correlacionar fu-
turamente essas informações com certas lesões e suas impli-
cações clínicas e cirúrgicas.
C.T. MORENO, R.L. CARVALHO, J.L. COLLEONI, C. SCAPULATEMPO NO, M.T.S. ALVES & M. COHEN
542 Rev Bras Ortop _ Vol. 40, No 9 – Setembro, 2005
CONCLUSÕES
1) Não houve diferença estatisticamente significante entre
o ligamento cruzado anterior e o ligamento cruzado posterior
quanto ao número total de mecanorreceptores.
2) No ligamento cruzado anterior e ligamento cruzado pos-
terior houve predomínio dos mecanorreceptores dos tipos II e
IV, sendo os tipos I e III menos freqüentes.
3) Não foi encontrada relação entre o número total de me-
canorreceptores e a idade nos ligamentos cruzados anterior e
posterior.
rioception, which is related to the decrease in nerve endings
number.
Following this line of research, which has been trying to
demonstrate the normal microscopic pattern of knee cruciate
ligaments innervation, we intend to correlate those data, in
the future, with certain injuries and their clinical and surgi-
cal implications.
CONCLUSIONS
1) There was no statistically significant difference between
the anterior cruciate ligament and the posterior cruciate lig-
ament regarding the total number of mechanoreceptors.
2) There was a predominance of types II and IV mechan-
oreceptors, while types I and III were the less frequent within
the anterior and posterior ligaments.
3) No relationship was found between the total number of
mechanoreceptors and the age in anterior and posterior cru-
ciate ligaments.
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