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.
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.
Ostali članci o "Izvanstaničnoj matrici - struktura i funkcije"
- Liječenje skolioze
- Skolioza - uzroci i posljedice
- Dijagnoza skolioze
- Prognoza skolioze
- Vezivno tkivo i vezivna fascija
- Spojni pojas - značajke i funkcije
- Držanje i napetost
- Pokret čovjeka i važnost potpore zatvarača
- Važnost ispravnih zatvarača i okluzalnih oslonaca
- Idiopatska skolioza - mitovi koje treba razbiti
- Klinički slučaj skolioze i terapijski protokol
- Rezultati liječenja Klinički slučaj skolioze
- Skolioza kao prirodni stav - Bibliografija