Skolioza jako postawa naturalna - Skolioza idiopatyczna: stare i nowe koncepcje, przypadek kliniczny

Edytowane przez dr Giovanniego Chetta

Od biochemii do biomechaniki

Nie można myśleć o zrozumieniu, przynajmniej częściowo, problemu skoliotycznego (i posturalnego) bez wystarczającej wiedzy o biomechanice człowieka, a z kolei nie można zrozumieć biomechaniki bez przejścia przez biochemię, fizykę i matematykę.

Macierz zewnątrzkomórkowa (MEC)

Opis, choć niewiele wiemy dzisiaj, ECM (macierzy pozakomórkowej) jest niezbędny do lepszego zrozumienia znaczenia zmian w kręgosłupie i postawy dla zdrowia.
Każda komórka, jak każdy wielokomórkowy żywy organizm, musi „czuć” i oddziaływać ze swoim środowiskiem, aby pełnić swoje funkcje życiowe i przetrwać. W organizmie wielokomórkowym komórki muszą koordynować różne zachowania, tak jak w społeczności ludzi.

W rzeczywistości w organizmach wielokomórkowych komórki wykorzystują setki cząsteczek pozakomórkowych (białka, peptydy, aminokwasy, nukleotydy, steroidy, pochodne kwasów tłuszczowych, gazy w roztworze itp.) do ciągłego wysyłania wiadomości, zarówno bliskich, jak i odległych. W każdym organizmie wielokomórkowym każda komórka jest w ten sposób wystawiona na działanie setek różnych cząsteczek sygnałowych obecnych wewnątrz i na zewnątrz, związanych z jej powierzchnią i wolnych lub związanych w macierzy zewnątrzkomórkowej. Komórki stykają się z bardzo skomplikowanym środowiskiem zewnętrznym poprzez swoją powierzchnię, błonę plazmatyczną, poprzez liczne wyspecjalizowane obszary (od kilkudziesięciu do ponad 100 000 na każdą komórkę). Różne receptory błonowe są wrażliwe na wiele sygnałów pochodzących zarówno z wnętrza, jak i z macierzy zewnątrzkomórkowej i są zdolne, rozpoznając i wiążąc cząsteczkę sygnałową (np. neuroprzekaźnik), wywołać określone reakcje wewnątrz komórki: sekrecję, podział komórek, reakcje immunologiczne itp. (Gennis, 1989).

ECM jest ogólnie opisywany jako złożony z kilku dużych klas biomolekuł:

Białka strukturalne (kolagen i elastyna)
Białka specjalistyczne (fibrylina, fibronektyna, laminina itp.)
Proteoglikany (aggrekany, syndekany) i gluzaminoglikany (hialuroniany, siarczany chondroityny, siarczany heparanu itp.)

Wśród białek strukturalnych i kolagen tworzą najbardziej reprezentowaną rodzinę glikoprotein w królestwie zwierząt. Są to najbardziej obecne białka w ECM (ale nie najważniejsze) i są podstawowymi składnikami właściwej tkanki łącznej (chrząstki, kości, powięzi, ścięgien, więzadeł).
Kolageny są w większości syntetyzowane przez fibroblasty, ale komórki nabłonkowe są również w stanie je syntetyzować.
Włókna kolagenowe w sposób ciągły oddziałują z ogromną ilością innych cząsteczek macierzy zewnątrzkomórkowej, tworząc biologiczne kontinuum fundamentalne dla życia komórki.Związane z nimi kolageny we włókienkach odgrywają dominującą rolę w tworzeniu i utrzymywaniu struktur zdolnych do opierania się siłom naprężającym prawie nieelastyczny Kolagen jest wytwarzany i ponownie metabolizowany w zależności od obciążenia mechanicznego, a jego lepkosprężyste właściwości mają ogromny wpływ na postawę człowieka.
Włókna kolagenowe dzięki powłoce PG/GAG (proteoglikany/glukozaminoglikany) posiadają właściwości bioczujnikowe i bioprzewodzące. Wiemy bowiem, że każda siła mechaniczna zdolna do wywołania deformacji strukturalnej napręża wiązania międzycząsteczkowe, wytwarzając niewielki strumień elektryczny, czyli prąd piezoelektryczny (Athenstaedt, 1969). W związku z tym trójwymiarowa i wszechobecna sieć kolagenowa posiada również szczególną charakterystykę przewodzenia sygnałów bioelektrycznych w trzech wymiarach przestrzeni, opartą na względnym rozmieszczeniu włókienek kolagenowych i komórek, w kierunku aferentnym (od macierzy zewnątrzkomórkowej do komórek) lub vice odwrotnie.
Wszystko to reprezentuje system komunikacji komórek MEC w czasie rzeczywistym i takie biosygnały elektromagnetyczne mogą prowadzić do ważnych zmian biochemicznych, na przykład w przypadku, gdy „osteoklasty kości nie mogą” strawić „piezoelektrycznie naładowanej kości” (Oschman, 2000).
Na koniec należy podkreślić, że komórka, co nie jest zaskakujące, wytwarza w sposób ciągły i ze znacznym nakładem energii (ok. 70%) materiał, który koniecznie musi być wydalony poprzez wyłączne przechowywanie protokolagenu (biologicznego prekursora kolagenu) w określonych pęcherzykach ( Albergati, 2004).

Zdecydowana większość tkanek kręgowców wymaga jednoczesnej obecności dwóch istotnych cech: siły i elastyczności. Prawdziwa sieć włókna elastyczne, znajdujące się wewnątrz macierzy zewnątrzkomórkowej tych tkanek, pozwala na powrót do warunków początkowych po silnych pociągach.Włókna sprężyste są w stanie zwiększyć rozciągliwość narządu lub jego części co najmniej pięciokrotnie. Długie, nieelastyczne włókna kolagenowe są przeplatane między włóknami elastycznymi w celu ograniczenia „nadmiernego odkształcenia poprzez pociąganie tkanek”. Elastyna stanowi główny składnik włókien elastycznych i występuje w szczególnie dużych ilościach w naczyniach krwionośnych o właściwościach elastycznych ( stanowi ponad 50% całkowitej suchej masy aorty), więzadłach, płucach i skórze.Głównymi producentami jej prekursora, tropoelastyny, są komórki mięśni gładkich i fibroblasty.

ECM zawiera dużą (i wciąż słabo zdefiniowaną) liczbę wyspecjalizowanych białek niekolagenowych, które zazwyczaj mają specyficzne miejsca wiązania z innymi cząsteczkami ECM i receptorami na powierzchni komórki. W ten sposób każdy pojedynczy składnik tych białek działa jak „wzmacniacz” kontaktów, zarówno między podobnymi, jak i różnymi cząsteczkami, tworząc nieskończoną sieć biochemiczną zdolną do generowania, modulowania, zmieniania i rozprzestrzeniania się nawet na odległość milionów informacji biochemicznych (i energii).
Ważnym „wyspecjalizowanym białkiem macierzy zewnątrzkomórkowej jest fibronektyna, glikoproteina o wysokiej masie cząsteczkowej występująca u wszystkich kręgowców. Wydaje się, że fibronektyna jest zdolna do wpływania na wzrost komórek, adhezję międzykomórkową i migrację komórek na różne sposoby (komórka może poruszać się do 5 cm dziennie - Albergati, 2004) itp. Najbardziej znana izoforma typu III wiąże się z integrynami . Te ostatnie to rodzina białek transbłonowych, które działają jak mechanoreceptory: transdukują, selektywnie i w sposób modulowany, mechaniczne trakcje i pchnięcia z macierzy zewnątrzkomórkowej do wnętrza komórki i odwrotnie, indukując w cytoplazmie szereg reakcji obejmujących cytoszkielet i inne białka, które regulują adhezję komórek, wzrost i migrację (Hynes, 2002).

Glukozaminoglikany (GAGS) i proteoglikany (PG) tworzą silnie uwodnioną żelowatą substancję zdefiniowaną w tkankach łącznych, w której mieszczą się i otaczają białka włókniste. Ta forma żelu polisacharydowego jest w stanie z jednej strony pozwolić ECM przeciwstawić się znacznym siłom ściskającym, az drugiej strony umożliwić szybką, stałą i selektywną dyfuzję składników odżywczych, metabolitów i hormonów między krwią a tkankami.
Łańcuchy polisacharydowe glukozaminoglikanów są wolumetrycznie zbyt sztywne, aby zwijać się wewnątrz zwartych struktur kulistych typowych dla łańcuchów polipeptydowych, a ponadto są wysoce hydrofilowe.Z tych powodów (a prawdopodobnie także z innych nam nieznanych) GAG mają tendencję do przyjmowania ekstremalnych konformacji. zajmują dużą objętość w stosunku do swojej masy i tym samym tworzą znaczne ilości żelu nawet przy niskich stężeniach Duża ilość ładunków ujemnych (GAG to najliczniejsze komórki anionowe, zwykle zasiarczone, wytwarzane przez komórki zwierzęce) przyciąga liczne kationy; wśród nich dominującą rolę odgrywa Na+, który zapewnia pełną pojemność osmotyczną i zatrzymuje ogromną ilość wody w ECM. W ten sposób powstają obrzęki (turgory), które pozwalają ECM przeciwstawić się nawet ważnym siłom ściskającym (dzięki temu np. chrząstka stawu biodrowego może w warunkach fizjologicznych doskonale wytrzymać ciśnienie kilkuset atmosfer).
Wewnątrz tkanki łącznej GAG stanowią mniej niż 10-12% całkowitej masy, jednak dzięki swoim właściwościom wypełniają wiele przestrzeni pozakomórkowych, tworząc pory uwodnionego żelu o różnej wielkości i gęstości ładunków elektrycznych, działając selektywnie kluczowe punkty lub „serwery”, przez które regulowany jest ruch cząsteczek i komórek wewnątrz MEC, w oparciu o ich rozmiar, wagę i ładunek elektryczny.
Kwas hialuronowy (hialuronian, hialuronian) to chyba najprostszy z GAG. Dane doświadczalne i dane biologii molekularnej potwierdzają, że odgrywa on fundamentalną rolę na poziomie kości i stawów w zakresie odporności na znaczne naciski.Wypełnianie przestrzeni w macierzy zewnątrzkomórkowej podczas rozwoju embrionalnego : tworzy puste przestrzenie między komórkami, do których będą migrować w późniejszych stadiach (Albergati, 2004).
Nie wszystkie PG są wydzielane przez ECM, niektóre są integralnymi składnikami błon plazmatycznych (Alberts, 2002).

Matryca Pozakomórkowa może być zatem uważana za bardzo złożoną sieć, w której białka, PGS i GAG pełnią niezliczone funkcje, w tym wsparcie strukturalne i regulację każdej tkanki oraz aktywność organiczną. Globalną homeostazę komórkową należy rozpatrywać jako zespół mechanizmów, które mogą powstawać i rozwijać się wewnątrz komórki lub na zewnątrz w macierzy zewnątrzkomórkowej; w tym drugim przypadku komórka może stanowić pośredni lub ostateczny cel. Komponenty zewnątrzkomórkowe, oprócz reprezentowania fizycznych struktur wspierających rusztowanie komórkowe, działają również jako rzeczywiste miejsca inicjacji, rozwoju i zakończenia procesów życiowych dotyczących zarówno środowiska wewnątrzkomórkowego, jak i narządów i układów. Mamy do czynienia z nieskończoną siecią biochemiczną zdolną do generowania, modulowania, zmieniania i propagowania, nawet na odległość, milionów informacji.
Każda komórka ciała stale oddziałuje z ECM, zarówno pod względem mechanicznym, jak i chemicznym oraz energetycznym, z „dramatycznym” wpływem na statyczną i dynamiczną architekturę tkanek. Według P. A. Bacci macierz śródmiąższowa rzeczywiście reprezentuje matkę reakcji życiowych, miejsce, w którym przede wszystkim zachodzi wymiana między materią a energią. Wszystkie tkanki są połączone i funkcjonalnie zintegrowane ze sobą nie w układach zamkniętych, lecz otwartych; Zachodzą między nimi ciągłe wymiany, które mogą odbywać się zarówno lokalnie, jak i systemowo, wykorzystując wiadomości biochemiczne, biofizyczne i elektromagnetyczne, czyli wykorzystując różne formy energii.
Jak twierdzi F.G. Albergati, komórka i macierz zewnątrzkomórkowa reprezentują dwa pozornie odrębne światy, które koniecznie przez cały okres życia muszą wchodzić w interakcje w każdym momencie, aby działać w prawidłowy i synergiczny sposób. Wymaga to niezwykłej serii sygnałów, po której następuje równie niesamowita seria czynności biologii molekularnej.