Под редакцией доктора Джованни Четта
От биохимии к биомеханике
Невозможно придумать понимание, по крайней мере частично, сколиотической (и постуральной) проблемы без достаточных знаний биомеханики человека и, в свою очередь, невозможно понять биомеханику, не пройдя через биохимию, физику и математику.
Внеклеточный матрикс (MEC)
Описание внеклеточного матрикса (внеклеточного матрикса), хотя и то немногое, что мы знаем сегодня, необходимо для лучшего понимания важности изменений в позвоночнике и осанке для здоровья.
Каждой клетке, как и любому многоклеточному живому организму, необходимо «чувствовать» окружающую среду и взаимодействовать с ней, чтобы выполнять свои жизненно важные функции и выжить. В многоклеточном организме клетки должны координировать различное поведение, как в сообществе людей.
ЕСМ обычно описывается как состоящий из нескольких больших классов биомолекул:
- Структурные белки (коллаген и эластин)
- Специализированные белки (фибриллин, фибронектин, ламинин и др.)
- Протеогликаны (аггреки, синдеканы) и глюзаминогликаны (гиалуронаны, хондроитинсульфаты, гепарансульфаты и др.)
Среди структурных белков i коллаген образуют наиболее представленное семейство гликопротеинов в животном мире. Они являются белками, наиболее часто присутствующими в ВКМ (но не самыми важными), и являются основными составляющими собственно соединительных тканей (хрящей, костей, фасций, сухожилий, связок).
Коллагены в основном синтезируются фибробластами, но эпителиальные клетки также способны синтезировать их.
Коллагеновые волокна непрерывно взаимодействуют с огромным количеством других молекул ЕСМ, составляющих биологический континуум, фундаментальный для жизни клетки.Связанные коллагены в фибриллах играют доминирующую роль в формировании и поддержании структур, способных противостоять силам растяжения, которые почти неэластичный коллаген вырабатывается и повторно метаболизируется в зависимости от механической нагрузки, а его вязко-эластичные свойства оказывают большое влияние на осанку человека.
Коллагеновые волокна благодаря покрытию PG / GAG (протеогликаны / глюкозаминогликаны) обладают биосенсорными и биопроводящими свойствами. Фактически мы знаем, что любая механическая сила, способная вызвать структурную деформацию, напрягает межмолекулярные связи, создавая небольшой электрический поток, то есть пьезоэлектрический ток (Athenstaedt, 1969). Следовательно, трехмерная и повсеместная коллагеновая сеть также обладает своеобразной характеристикой проведения биоэлектрических сигналов в трех измерениях пространства, основанной на относительном расположении коллагеновых фибрилл и клеток в афферентном направлении (от ECM к клеткам) или наоборот. наоборот.
Все это представляет собой систему связи МЭК-клетки в реальном времени, и такие электромагнитные биосигналы могут приводить к важным биохимическим изменениям, например, в «костных остеокластах не могут« переваривать »пьезоэлектрически заряженную кость (Oschman, 2000).
Наконец, следует подчеркнуть, что клетка, что неудивительно, производит непрерывно и со значительными затратами энергии (около 70%) материал, который обязательно должен быть выведен за счет исключительного хранения протоколлагена (биологического предшественника коллагена) в определенных пузырьках ( Альбергати, 2004).
Подавляющее большинство тканей позвоночных требует одновременного наличия двух жизненно важных характеристик: прочности и эластичности. Настоящая сеть эластичные волокна, находящийся внутри ВКМ этих тканей, позволяет после сильных тракций вернуться к исходному состоянию, а эластичные волокна способны как минимум в пять раз увеличить растяжимость органа или его части. Длинные неэластичные коллагеновые волокна перемежаются между эластичными волокнами с точной задачей ограничения «чрезмерной деформации за счет растяжения тканей». Эластин представляет собой основной компонент эластичных волокон и в особенно больших количествах обнаруживается в кровеносных сосудах с эластичными характеристиками ( составляет более 50% от общего сухого веса аорты), связок, легких и кожи. Гладкомышечные клетки и фибробласты являются основными продуцентами его предшественника, тропоэластина.
ЕСМ содержит большое (и все еще недостаточно определенное) количество специализированных неколлагеновых белков, которые обычно имеют специфические сайты связывания для других молекул ЕСМ и рецепторов клеточной поверхности. Таким образом, каждый отдельный компонент этих белков действует как «усилитель» контактов как между похожими, так и между разными молекулами, создавая бесконечную биохимическую сеть, способную генерировать, модулировать, варьировать и распространять даже на расстоянии миллионы и миллионы биохимической информации. (и энергия).
Важным «специализированным белком внеклеточного матрикса» является фибронектин, высокомолекулярный гликопротеин, обнаруженный у всех позвоночных. Фибронектин, по-видимому, может влиять на рост клеток, межклеточную адгезию и, вместе с ECM, на миграцию клеток по-разному (клетка может перемещаться до 5 см в день - Albergati, 2004) и т. Д. Наиболее известная изоформа типа III связывается с интегринами. . Последние представляют собой семейство трансмембранных белков, которые действуют как механорецепторы: они избирательно и модулируемо трансдуцируют механические тяги и толчки от ECM внутри клетки и наоборот, вызывая серию реакций в цитоплазме, которые затрагивают цитоскелет и другие белки, которые они регулируют клеточную адгезию, рост и миграцию (Hynes, 2002).
Глюкозаминогликаны (ГАГС) и протеогликаны (ПГ) образуют сильно гидратированное гелеобразное вещество, определенное в соединительных тканях, внутри которых размещены и размещены фибриллярные белки. Эта форма полисахаридного геля способна, с одной стороны, позволить ECM противостоять значительным силам сжатия, а с другой стороны, обеспечить быструю, постоянную и избирательную диффузию питательных веществ, метаболитов и гормонов между кровью и тканями.
Полисахаридные цепи глюкозаминогликанов объемно слишком жесткие, чтобы складываться внутри компактных глобулярных структур, типичных для полипептидных цепей, кроме того, они очень гидрофильны. По этим причинам (и, вероятно, также и по другим неизвестным нам причинам) ГАГ имеют тенденцию принимать чрезвычайно протяженные конформации. занимают большой объем по отношению к своей массе и, таким образом, образуют значительные количества геля даже при низких концентрациях. Большое количество отрицательных зарядов (ГАГ представляют собой наиболее многочисленные анионные клетки, обычно сульфатированные, продуцируемые клетками животных) притягивает многочисленные катионы; среди них преобладающую роль играет Na +, который обеспечивает полную осмотическую емкость и улавливает огромное количество воды в ЕСМ. Таким образом, возникают отеки (тургоры), которые позволяют ECM противодействовать даже важным силам сжатия (благодаря этому, например, хрящ бедра может в физиологических условиях отлично противостоять давлению в несколько сотен атмосфер).
Внутри соединительной ткани ГАГ составляют менее 10-12% от общего веса, однако, благодаря своим характеристикам, они заполняют многие внеклеточные пространства, образуя поры гидратированного геля с различными размерами и плотностями электрических зарядов, действуя таким образом как селективно. ключевые точки или «серверы», через которые регулируется движение молекул и клеток внутри MEC в зависимости от их размера, веса и электрического заряда.
Гиалуроновая кислота (гиалуронан, гиалуронат) представляет собой, пожалуй, самый простой из GAG. Экспериментальные и молекулярно-биологические данные подтверждают, что она играет фундаментальную роль на уровне костей и суставов в отношении устойчивости к значительным давлениям. Заполнение пространств в ECM во время эмбрионального развития : он создает пустые пространства между клетками, в которые они будут мигрировать на более поздних стадиях (Albergati, 2004).
Не все PG секретируются ECM, некоторые из них являются неотъемлемыми компонентами плазматических мембран (Alberts, 2002).
Таким образом, внеклеточную матрицу можно рассматривать как очень сложную сеть, в которой белки, PGS и GAG выполняют бесчисленные функции, включая функции структурной поддержки и регуляции каждой ткани и органической активности. Глобальный клеточный гомеостаз следует рассматривать как комплекс механизмов, которые могут возникать и развиваться внутри клетки или вне ее; в последнем случае клетка может представлять собой промежуточную или конечную мишень. Внеклеточные компоненты, помимо представления структур физической поддержки для клеточного каркаса, также действуют как реальные места для инициации, развития и завершения жизненно важных процессов, касающихся как внутриклеточной среды, так и органов и систем. Мы сталкиваемся с бесконечной биохимической сетью, способной генерировать, модулировать, изменять и распространять даже на расстоянии миллионы и миллионы информации.
Каждая клетка тела постоянно взаимодействует с ECM, как в механическом, так и в химическом и энергетическом аспектах, с «драматическим» воздействием на статическую и динамическую архитектуру тканей. Согласно П. А. Баччи, интерстициальная матрица действительно представляет собой мать жизненных реакций, место, где, прежде всего, происходят обмены между материей и энергией. Все ткани связаны и функционально интегрированы друг с другом не в закрытые, а в открытые системы; Между ними происходит постоянный обмен, который может происходить как локально, так и системно, с использованием биохимических, биофизических и электромагнитных сообщений, то есть с использованием различных форм энергии.
Как отмечает Ф.Г.Вмещенные, клетка и внеклеточный матрикс представляют два только кажущихся отдельными мира, которые обязательно в течение всей продолжительности жизни должны взаимодействовать в любой момент, чтобы действовать правильно и синергетически. Это требует необычайной серии сигналов, за которыми следует столь же невероятная серия молекулярно-биологических активностей.
Другие статьи по теме «Внеклеточная матрица - структура и функции»
- Лечение сколиоза
- Сколиоз - причины и последствия
- Диагностика сколиоза
- Прогноз при сколиозе
- Соединительная ткань и соединительная фасция
- Соединительный браслет - особенности и функции
- Осанка и тенсегрити
- Движение человека и важность тазовой поддержки
- Важность правильных ягодичных и окклюзионных опор
- Идиопатический сколиоз - мифы, которые нужно развеять
- Клинический случай сколиоза и терапевтический протокол
- Результаты лечения Клинический случай сколиоза
- Сколиоз как естественное отношение - Библиография