Сколиоза као природни став - Идиопатска сколиоза: стари и нови концепти, клинички случај

Уредио др Гиованни Цхетта

Од биохемије до биомеханике

Не може се замислити разумевање, бар делимично, сколиотичког (и постуралног) проблема без довољно знања о људској биомеханици, а заузврат, не може се разумети биомеханика без проласка кроз биохемију, физику и математику.

Ванћелијски матрикс (МЕЦ)

Опис, иако мало оног што данас знамо, ЕЦМ -а (ванћелијског матрикса) је од суштинског значаја за боље разумевање важности промена у кичми и држању за здравље.
Свака ћелија, као и сваки вишећелијски живи организам, треба да „осети“ и ступи у интеракцију са својом околином како би извршила своје виталне функције и преживела. У вишећелијском организму ћелије морају координирати различито понашање као у заједници људских бића.

У ствари, у вишећелијским организмима ћелије користе стотине ванћелијских молекула (протеини, пептиди, аминокиселине, нуклеотиди, стероиди, деривати масних киселина, гасови у раствору итд.) За континуирано слање порука, блиских и удаљених. У сваком вишећелијском организму, свака ћелија је тако изложена стотинама различитих сигналних молекула присутних унутра и споља, везаних за њену површину и слободних или везаних у ЕЦМ-у. Ћелије долазе у додир са веома компликованим спољним окружењем преко своје површине, плазма мембране, кроз бројна специјализована подручја (од неколико десетина до преко 100.000 за сваку ћелију). Различити мембрански рецептори су осетљиви на многе сигнале који долазе изнутра и из ЕЦМ -а и способни су, препознавајући и везујући сигнални молекул (нпр. Неуротрансмитер), да покрену специфичне реакције унутар ћелије: секрецију, деобу ћелије, имунолошке реакције итд. (Геннис, 1989).

ЕЦМ се опћенито описује као састављен од неколико великих класа биомолекула:

Структурни протеини (колаген и еластин)
Специјализовани протеини (фибрилин, фибронектин, ламинин итд.)
Протеогликани (агрекани, синдекани) и глусаминогликани (хијалуронани, хондроитин сулфати, хепаран сулфати итд.)

Међу структурним протеинима, тј колаген чине најзаступљенију породицу гликопротеина у животињском царству. Они су најприсутнији протеини у ЕЦМ -у (али нису најважнији) и основни су састојци везивног ткива (хрскавица, кост, фасција, тетиве, лигаменти).
Колагене углавном синтетишу фибробласти, али епителне ћелије такође могу да их синтетишу.
Колагена влакна непрестано ступају у интеракцију са огромном количином других молекула ЕЦМ -а, чинећи биолошки континуум од фундаменталног значаја за живот ћелије. Повезани колагени у фибрилима заузимају доминантну улогу у формирању и одржавању структура способних да се одупру силама напетости нееластичан колаген се производи и поново метаболише у зависности од механичког оптерећења, а његова вискоеластична својства имају велики утицај на човеково држање.
Колагена влакна захваљујући свом ПГ / ГАГ премазу (протеогликани / глукозаминогликани) поседују биосензорска и биопроводна својства. У ствари знамо да свака механичка сила способна да изазове структурну деформацију напреже међумолекуларне везе које производе благи електрични ток, то јест пиезоелектричну струју (Атхенстаедт, 1969). Стога тродимензионална и свеприсутна мрежа колагена такође поседује посебну карактеристику провођења биоелектричних сигнала у три димензије простора, засновану на релативном распореду између колагенских влакана и ћелија, у аферентном смеру (од ЕЦМ-а до ћелија) или порока верса еферент.
Све ово представља комуникациони систем МЕЦ-ћелија у реалном времену и такви електромагнетни био-сигнали могу довести до важних биохемијских промена, на пример, у "коштаним остеокластима не могу" сварити "пиезоелектрично наелектрисану кост (Осцхман, 2000).
На крају, треба нагласити да ћелија, што није изненађујуће, производи континуирано и уз знатну потрошњу енергије (приближно 70%) материјала који се мора нужно избацити кроз ексклузивно складиштење протоколагена (биолошки прекурсор колагена) у специфичним везикулама ( Албергати, 2004).

Огромна већина ткива кичмењака захтева истовремено присуство две виталне карактеристике: снаге и еластичности. Права мрежа еластична влакна, који се налази унутар ЕЦМ -а ових ткива, омогућава повратак у почетне услове након јаких вуча.Еластична влакна су у стању да повећају растегљивост органа или његовог дела најмање пет пута. Дуга, нееластична колагенска влакна испресецана су између еластичних влакана са прецизним задатком да ограниче „прекомерну деформацију вучом ткива.“ Еластин представља главну компоненту еластичних влакана и налази се у нарочито обилним количинама у крвним судовима са еластичним карактеристикама ( чини више од 50% укупне суве масе аорте), у лигаментима, плућима и кожи.Главе мишићне ћелије и фибробласти су главни произвођачи његовог прекурсора, тропоеластина.

ЕЦМ садржи велики (и још увек недовољно дефинисан) број специјализованих протеина који нису колагени и који типично имају специфична места везивања за друге ЕЦМ молекуле и рецепторе на ћелијској површини. На овај начин, свака појединачна компонента ових протеина делује као "појачало" контаката, између сличних и различитих молекула, стварајући бесконачну биохемијску мрежу способну да генерише, модулира, мења и шири чак и на даљину милиона и милиона биохемијских информација (и енергије).
Важан „специјализовани протеин ванћелијског матрикса је фибронектин, гликопротеин велике молекулске масе који се налази у свим кичмењацима.Чини се да фибронектин може утицати на раст ћелија, међућелијску адхезију и са ЕЦМ -ом, миграцију ћелија на различите начине (ћелија се може кретати до 5 цм дневно - Албергати, 2004) итд. Најпознатији изоформ, тип ИИИ, везује се за интегрине . Потоњи су породица трансмембранских протеина који делују као механорецептори: селективно и на модулиран начин претварају механичке вуче и потиске из ЕЦМ -а унутар ћелије и обрнуто, изазивајући низ реакција у цитоплазми које укључују цитоскелет и друге протеине које регулишу ћелијску адхезију, раст и миграцију (Хинес, 2002).

Глукозаминогликани (ГАГС) и протеогликани (ПГ) творе високо хидрирану супстанцу сличну гелу дефинисану унутар везивног ткива, унутар које су смештени и имбрицирани фибриларни протеини. Овај облик полисахаридног гела може с једне стране омогућити ЕЦМ -у да одоли значајним силама притиска, а с друге стране омогућити брзу, сталну и селективну дифузију хранљивих материја, метаболита и хормона између крви и ткива.
Полисахаридни ланци глукозаминогликана су волуметријски превише крути да би се пресавили унутар компактних глобуларних структура типичних за полипептидне ланце, поред тога су високо хидрофилни. Из ових разлога (а вероватно и због других нама непознатих) ГАГ -ови имају тенденцију да претпостављају изузетно конформације, проширене. заузимају велики волумен у односу на њихову масу и на тај начин формирају значајне количине гела чак и при ниским концентрацијама.Велика количина негативних наелектрисања (ГАГ представљају најбројније ањонске ћелије, које се обично сулфатирају, производе их животињске ћелије) привлачи бројне катионе; међу њима доминантну улогу има На + који даје читав осмотски капацитет и заробљава огромну количину воде у ЕЦМ -у. На овај начин стварају се отоци (тургори) који омогућавају ЕЦМ -у да се супротстави чак и важним силама притиска (захваљујући томе, на пример, хрскавица кука може, под физиолошким условима, савршено одолети притиску од неколико стотина атмосфера).
Унутар везивног ткива, ГАГ-ови представљају мање од 10-12% глобалне тежине, међутим, захваљујући својим карактеристикама, испуњавају многе ванћелијске просторе формирајући поре хидратизованог гела различитих величина и густина електричних набоја делујући тако селективно кључне тачке или „сервери“ преко којих се регулише промет молекула и ћелија унутар МЕЦ -а, на основу њихове величине, тежине и електричног набоја.
Хијалуронска киселина (хијалуронан, хијалуронат) представља можда најједноставнији од ГАГ-а. Експериментални и молекуларно-биолошки подаци потврђују да она игра фундаменталну улогу на нивоу костију и зглобова у погледу отпорности на знатне притиске. Попуњавање простора у ЕЦМ-у током ембрионалног развоја : ствара празне просторе између ћелија у које ће мигрирати у каснијим фазама (Албергати, 2004).
ЕЦМ не лучи све ПГ, неке су саставне компоненте плазма мембрана (Албертс, 2002).

Изванћелијски матрикс се стога може сматрати веома сложеном мрежом у којој протеини, ПГС и ГАГ обезбеђују небројене функције, укључујући оне структурне подршке и регулације сваког ткива и органске активности. Глобалну ћелијску хомеостазу треба посматрати као комплекс механизама који могу настати и развити се унутар ћелије или изван ње у ЕЦМ -у; у овом другом случају, ћелија може представљати средњу или коначну мету. Изванћелијске компоненте, осим што представљају структуре физичке подршке ћелијској скели, такође делују и као права места за покретање, развој и прекид виталних процеса који се односе како на ендоћелијско окружење, тако и на органе и системе. Суочени смо са бескрајном биохемијском мрежом способном да генерише, модулира, мења и шири, чак и на даљину, милионе и милионе информација.
Свака ћелија тела непрестано ступа у интеракцију са ЕЦМ -ом, како у механичком, тако и у хемијском и енергетском аспекту, са "драматичним" ефектима на статичку и динамичку архитектуру ткива. Према П. А. Бацци, међупросторна матрица заиста представља мајку виталних реакција, место где се, пре свега, одвијају размене између материје и енергије. Сва ткива су повезана и функционално интегрисана једно са другим не у затвореним већ у отвореним системима; међу њима се одвијају континуиране размене, које се могу одвијати локално и системски, искоришћавајући биохемијске, биофизичке и електромагнетне поруке, односно коришћењем различитих облика енергије.
Како потврђује Ф. Г. Албергати, ћелија и ванћелијски матрикс представљају два наизглед одвојена света који нужно током целог живота морају да ступају у интеракцију у сваком тренутку да би деловали на исправан и синергистички начин. Ово захтева изванредну серију сигнала праћену подједнако невероватним низом молекуларно-биолошких активности.