Skolioza kao prirodni stav - Idiopatska skolioza: stari i novi pojmovi, klinički slučaj

Napisao Dr.Giovanni Chetta

Od biokemije do biomehanike

Ne može se zamisliti razumijevanje, barem djelomično, skoliotičkog (i posturalnog) problema bez dovoljnog znanja o ljudskoj biomehanici, a zauzvrat, ne može se razumjeti biomehanika bez prolaska kroz biokemiju, fiziku i matematiku.

Izvanstanična matrica (MEC)

Opis, iako ono malo što danas znamo, ECM -a (izvanstanični matriks) bitan je za bolje razumijevanje važnosti promjena u kralježnici i držanju za zdravlje.
Svaka stanica, kao i svaki višestanični živi organizam, mora "osjetiti" i stupiti u interakciju sa svojom okolinom kako bi izvršila svoje vitalne funkcije i preživjela. U višestaničnom organizmu stanice moraju koordinirati različita ponašanja kao u zajednici ljudskih bića.

Zapravo, u višestaničnim organizmima stanice koriste stotine izvanstaničnih molekula (proteini, peptidi, aminokiseline, nukleotidi, steroidi, derivati masnih kiselina, plinovi u otopini itd.) Za kontinuirano slanje poruka, bliskih i udaljenih. U svakom višestaničnom organizmu svaka je stanica tako izložena stotinama različitih signalnih molekula prisutnih unutar i izvana, vezanih za njegovu površinu i slobodnih ili vezanih u ECM -u. Stanice dolaze u dodir s vrlo kompliciranim vanjskim okruženjem preko svoje površine, plazma membrane, kroz brojna specijalizirana područja (od nekoliko desetaka do preko 100.000 za svaku stanicu). Različiti membranski receptori osjetljivi su na mnoge signale koji dolaze iznutra i iz ECM -a i sposobni su, prepoznavajući i vežući signalnu molekulu (npr. Neurotransmiter), pokrenuti specifične reakcije unutar stanice: lučenje, dioba stanice, imunološke reakcije itd. (Gennis, 1989.).

ECM se općenito opisuje kao sastavljen od nekoliko velikih klasa biomolekula:

Strukturni proteini (kolagen i elastin)
Specijalizirani proteini (fibrilin, fibronektin, laminin itd.)
Proteoglikani (aggrekani, sindekani) i glusaminoglikani (hijaluronani, kondroitin sulfati, heparan sulfati itd.)

Među strukturnim proteinima, tj kolagen tvore najzastupljeniju obitelj glikoproteina u životinjskom carstvu. Oni su najprisutniji proteini u ECM -u (ali nisu najvažniji) i temeljni su sastojci vlastitog vezivnog tkiva (hrskavica, kost, fascija, tetive, ligamenti).
Kolagene uglavnom sintetiziraju fibroblasti, ali epitelne stanice također ih mogu sintetizirati.
Kolagenska vlakna neprestano stupaju u interakciju s ogromnom količinom drugih molekula ECM -a, čineći biološki kontinuum od temeljne važnosti za život stanice. Pridruženi kolageni u vlaknima zauzimaju dominantnu ulogu u stvaranju i održavanju struktura sposobnih odoljeti silama napetosti neelastičan kolagen proizvodi se i ponovno metabolizira u ovisnosti o mehaničkom opterećenju, a njegova viskoelastična svojstva imaju veliki utjecaj na čovjekovo držanje.
Kolagena vlakna zahvaljujući PG / GAG premazu (proteoglikani / glukozaminoglikani) posjeduju biosenzorska i bioprovodljiva svojstva. Zapravo znamo da svaka mehanička sila sposobna generirati strukturnu deformaciju napreže međumolekularne veze koje proizvode blagi električni tok, to jest piezoelektričnu struju (Athenstaedt, 1969.). Stoga trodimenzionalna i sveprisutna mreža kolagena također posjeduje posebnu karakteristiku provođenja bioelektričnih signala u tri dimenzije prostora, na temelju relativnog rasporeda između kolagenskih vlakana i stanica, u aferentnom smjeru (od ECM-a do stanica) ili poroka obrnuto eferentno.
Sve to predstavlja komunikacijski sustav MEC-stanica u stvarnom vremenu i takvi elektromagnetski bio-signali mogu dovesti do važnih biokemijskih promjena, na primjer, u "koštanim osteoklastima ne mogu" probaviti "piezoelektrično nabijenu kost (Oschman, 2000).
Na kraju, valja naglasiti da stanica, što nije iznenađujuće, proizvodi kontinuirano i uz znatnu potrošnju energije (oko 70%) materijala koji se nužno mora izbaciti kroz ekskluzivno skladištenje protokolagena (biološki prekursor kolagena) u specifičnim mjehurićima ( Albergati, 2004.).

Velika većina tkiva kralježnjaka zahtijeva istodobnu prisutnost dviju vitalnih karakteristika: čvrstoće i elastičnosti. Prava mreža elastična vlakna, smješten unutar ECM -a ovih tkiva, omogućuje povratak u početne uvjete nakon snažnih natezanja.Elastična vlakna mogu povećati rastezljivost organa ili njegovog dijela najmanje pet puta. Duga, neelastična kolagenska vlakna razbacana su između elastičnih vlakana s preciznim zadatkom da ograniče "prekomjernu deformaciju vučom tkiva." Elastin predstavlja glavnu komponentu elastičnih vlakana i nalazi se u osobito obilnim količinama u krvnim žilama s elastičnim svojstvima ( čini više od 50% ukupne suhe težine aorte), u ligamentima, plućima i koži.Glave mišićne stanice i fibroblasti glavni su proizvođači njegovog prekursora, tropoelastina.

ECM sadrži veliki (i još uvijek nedovoljno definiran) broj specijaliziranih proteina bez kolagena koji tipično imaju specifična mjesta vezanja za druge ECM molekule i receptore na staničnoj površini. Na taj način svaka komponenta ovih proteina djeluje kao "pojačalo" kontakata, između sličnih i različitih molekula, stvarajući beskonačnu biokemijsku mrežu sposobnu generirati, modulirati, mijenjati i širiti čak i na daljinu milijuna i milijuna biokemijskih informacija (i energije).
Važan "specijalizirani protein izvanstaničnog matriksa je fibronektin, glikoprotein velike molekularne mase koji se nalazi u svim kralježnjacima. Čini se da fibronektin može utjecati na rast stanica, međustaničnu adheziju i s ECM -om, migraciju stanica na različite načine (stanica se može pomicati do 5 cm dnevno - Albergati, 2004.) itd. Najpoznatiji izoform, tip III, veže se na integrine . Potonji su obitelj transmembranskih proteina koji djeluju kao mehanoreceptori: selektivno i na moduliran način pretvaraju mehaničke vuče i potiske iz ECM -a unutar stanice i obrnuto, izazivajući niz reakcija u citoplazmi koje uključuju citoskelet i drugi proteini koji reguliraju staničnu adheziju, rast i migraciju (Hynes, 2002).

Glukozaminoglikani (GAGS) i proteoglikani (PG) tvore visoko hidratiziranu tvar nalik gelu definiranu unutar vezivnog tkiva, unutar koje su smješteni i imbricirani fibrilarni proteini. Ovaj oblik polisaharidnog gela može s jedne strane omogućiti ECM -u da odoli značajnim tlačnim silama, a s druge strane omogućiti brzu, stalnu i selektivnu difuziju hranjivih tvari, metabolita i hormona između krvi i tkiva.
Polisaharidni lanci glukozaminoglikana su volumetrijski previše kruti da bi se mogli presavijati unutar kompaktnih kuglastih struktura tipičnih za polipeptidne lance, osim toga su jako hidrofilni. Iz tih razloga (a vjerojatno i zbog drugih nama nepoznatih) GAG -ovi imaju tendenciju pretpostavljati izrazito konformacije, proširene. zauzimaju veliki volumen u odnosu na njihovu masu i tako tvore znatne količine gela čak i pri niskim koncentracijama.Velika količina negativnih naboja (GAG predstavljaju najbrojnije anionske stanice, koje se obično sulfatiziraju, proizvode ih životinjske stanice) privlači brojne katione; među njima dominantnu ulogu ima Na + koji daje čitav osmotski kapacitet i zarobljava ogromnu količinu vode u ECM -u.Na taj način stvaraju se otekline (turgori) koji omogućuju ECM -u da se suprotstavi čak i važnim tlačnim silama (zahvaljujući tome, na primjer, hrskavica kuka može, u fiziološkim uvjetima, savršeno odolijevati pritisku od nekoliko stotina atmosfera).
Unutar vezivnog tkiva, GAG-ovi predstavljaju manje od 10-12% globalne težine, međutim, zahvaljujući svojim karakteristikama, ispunjavaju mnoge izvanstanične prostore tvoreći pore hidratiziranog gela različitih veličina i gustoća električnih naboja, pa djeluju selektivno ključne točke ili "poslužitelji" putem kojih se regulira promet molekula i stanica unutar MEC -a, na temelju njihove veličine, težine i električnog naboja.
Hijaluronska kiselina (hijaluronan, hijaluronat) predstavlja možda najjednostavniji od GAG-a. Eksperimentalni i molekularno-biološki podaci potvrđuju da ona igra temeljnu ulogu na razini kostiju i zglobova u pogledu otpornosti na znatne pritiske. Popunjavanje prostora u ECM-u tijekom embrionalnog razvoja : stvara prazne prostore između stanica u koje će migrirati u kasnijim fazama (Albergati, 2004).
ECM ne luči sve PG, neke su sastavne komponente plazma membrana (Alberts, 2002).

Izvanstanični ćelijski matriks stoga se može smatrati vrlo složenom mrežom u kojoj proteini, PGS i GAG pružaju nebrojene funkcije, uključujući one strukturne potpore i regulacije svakog tkiva i organske aktivnosti. Globalna stanična homeostaza mora se promatrati kao kompleks mehanizama koji mogu nastati i razviti se unutar stanice ili izvan ECM -a; u potonjem slučaju, stanica može predstavljati srednju ili konačnu metu. Izvanstanične komponente, osim što predstavljaju strukture fizičke potpore stanične skele, djeluju i kao prava mjesta za pokretanje, razvoj i prekid vitalnih procesa koji se tiču i endocelularnog okoliša i organa i sustava. Suočeni smo s beskonačnom biokemijskom mrežom sposobnom generirati, modulirati, mijenjati i širiti, čak i na daljinu, milijune i milijune informacija.
Svaka stanica tijela neprestano stupa u interakciju s ECM -om, što se tiče mehaničkih, kemijskih i energetskih aspekata, s "dramatičnim" učincima na statičku i dinamičku arhitekturu tkiva. Prema P. A. Bacciju, međuprostorna matrica uistinu predstavlja majku vitalnih reakcija, mjesto gdje se, prije svega, odvijaju razmjene između materije i energije. Sve tkanine su međusobno povezane i funkcionalno integrirane ne u zatvorenim, već u otvorenim sustavima; među njima se odvijaju kontinuirane razmjene, koje se mogu odvijati lokalno i sistemski, iskorištavanjem biokemijskih, biofizičkih i elektromagnetskih poruka, odnosno korištenjem različitih oblika energije.
Kako potvrđuje F. G. Albergati, stanica i izvanstanični matriks predstavljaju dva naizgled odvojena svijeta koji nužno tijekom cijelog života moraju uzajamno djelovati u svakom trenutku kako bi djelovali na ispravan i sinergistički način. To zahtijeva izvanredan niz signala nakon kojih slijedi jednako nevjerojatan niz molekularno-bioloških aktivnosti.