Mechaniczne przeciążenie w patogenezie zapalenia ścięgna

Mechaniczne przeciążenie ścięgien stanowi podstawowy mechanizm patogenetyczny w rozwoju tendinopatii. Ścięgna są biologicznie złożonymi strukturami składającymi się z wielu warstw ściśle upakowanych włókien kolagenowych produkowanych przez tenocyty i tenoblasty¹. Unikalna kombinacja siły, elastyczności i sprężystości pozwala im przenosić obciążenia i utrzymywać wytrzymałość na rozciąganie przez długie okresy czasu¹.

Mechanizmy mechanotransdukcji

Siły mechaniczne są odbierane przez tenocyty i komórki macierzyste ścięgna jako bodźce poprzez różnorodne pośredniki i przekształcane w sygnały biochemiczne, ostatecznie promując odpowiedź komórkową². Zmiana napięcia odbierana przez komórki w określonej lokalizacji może być przekazywana do komórek w innych regionach poprzez sygnalizację za pośrednictwem koneksyn, integrin, receptorów sprzężonych z białkami G oraz receptorów czynników wzrostu².

Mechaniczne obciążenie tkanki ścięgna prowadzi do zwiększenia ekspresji kolagenu i wzmożonej syntezy białek kolagenowych, przy czym zakres tych zmian jest prawdopodobnie regulowany przez odkształcenie doświadczane przez rezydentne fibroblasty³. Tenocyty są mechanoceptywnymi komórkami zdolnymi do zmiany ekspresji genów w odpowiedzi na zapotrzebowanie mechaniczne¹.

Przeciążenie a homeostaza ścięgna

Odpowiednie obciążenia ścięgna mają działanie anaboliczne, jednak przeciążenie może być kataboliczne i katastrofalne w skutkach. Zaburzenie homeostazy między stresem ścięgna a naprawą prowadzi do uszkodzenia ścięgna¹. Przeciążenie to po prostu niedopasowanie między obciążeniem lub stresem ścięgna a zdolnością tego ścięgna do rozproszenia siły⁴.

Jeśli siły działające na ścięgno są większe niż wytrzymałość struktury, może dojść do uszkodzenia. Powtarzające się mikrourazy w miejscu połączenia mięśnia ze ścięgnem mogą przewyższyć zdolność ścięgna do samonaprawy⁴. Następuje rozpad tkanki, często wywołując odpowiedź zapalną, która prowadzi do zapalenia ścięgna⁴.

Wpływ na strukturę komórkową i macierz

Współczesne badania wykazują, że przeciążenie ścięgna wiąże się ze zmianami kształtu komórek oraz zwiększonymi markerami stanu zapalnego i degradacji macierzy⁵. Wytrzymałość ścięgna rzepkowego jest wprost proporcjonalna do liczby, wielkości i orientacji włókien kolagenowych tworzących ścięgno⁴.

Możliwym mechanizmem wyjaśniającym zmiany strukturalne obserwowane po obciążeniu mechanicznym jest reaktywność ścięgna na mechanotransdukcję, promująca interakcję między fibroblastami a macierzą pozakomórkową⁶. Uważa się, że ta interakcja między fibroblastami a macierzą pozakomórkową pozwala komórkom wyczuwać i reagować na bodźce mechaniczne, promując sygnalizację wewnątrzkomórkową, która poprawi syntezę białek i w konsekwencji struktury ścięgien poprzez uwalnianie kolagenu i czynników wzrostu w sposób autokrynny/parakrynny⁶.

Rola interfascykularnej macierzy

Można postulować, że interakcje między ścięgnem, macierzą interfascykularną i przyległymi poduszkami tłuszczowymi odgrywają instrumentalną rolę w rozwoju tendinopatii, przy czym te ostatnie stanowią kluczowe potencjalne źródło istotnych cytokin i komórek zapalnych⁵. To może pomóc wyjaśnić obecność uporczywego stanu zapalnego w tendinopatii⁵.

Ścięgna i więzadła wymagają fizjologicznych poziomów obciążenia mechanicznego do rozwoju i utrzymania architektury tkanki, proces który jest osiągany na poziomie komórkowym poprzez mechanotransdukcję-mediowane dostrajanie macierzy pozakomórkowej przez komórki stromalne ścięgien i więzadeł⁷.

Patologiczne poziomy obciążenia

Patologiczne poziomy siły reprezentują biologiczny (mechaniczny) stres, który wywołuje odpowiedź naprawczą tkanki mediowaną przez system immunologiczny w ścięgnach i więzadłach⁷. Rola stresu mechanicznego w urazach „przeciążeniowych”, takich jak tendinopatia, jest od dawna znana, ale stres mechaniczny wyłania się obecnie również jako możliwy wyzwalacz niektórych form przewlekłego zapalnego zapalenia stawów⁸.

Tendinopatia jest stanem klinicznym w obrębie ścięgna lub wokół niego, który uważa się za wynikający z powtarzalnego przeciążenia o dużej objętości, powodującego mikrourazy⁹. Lokalne zmiany na poziomie tkanki zostały dobrze udokumentowane i obejmują dezorganizację pęczków kolagenowych, wzrost substancji podstawowej oraz deformację jąder tenocytów, prowadzące do objawów klinicznych⁹.

Nieefektywna naprawa uszkodzeń

Badania wykazały, że uszkodzenia poderwania mogą gromadzić się już po jednym epizodzie obciążenia zmęczeniowego¹⁰. Ścięgna nieefektywnie naprawiają zgromadzone uszkodzenia zmęczeniowe poderwania i dlatego stają się coraz bardziej predysponowane do dalszych urazów¹⁰. To wywołane uszkodzenie poderwania nie podlega naprawie samoistnie, a wczesne wystąpienie uszkodzenia naraża ścięgno na trwałe ryzyko gromadzenia się dalszych urazów¹⁰.

Wyższe poziomy nasilenia początkowego uszkodzenia wywołują coraz bardziej stłumioną i nieefektywną odpowiedź biologiczną, co ostatecznie skutkuje zmniejszoną naprawą¹⁰. Celem jest określenie, czy niektóre z obserwowanych zmian są przejawami uszkodzenia ścięgna, czy częścią próby naprawy (choć nieefektywnej bez dalszej perturbacji)¹⁰.

Mechanizmy adaptacji i dezadaptacji

Ścięgna są bardzo reaktywne na modyfikacje morfologiczne, biochemiczne i biomechaniczne w odpowiedzi na trening fizyczny. Te zmiany podkreślają znaczenie badania macierzy pozakomórkowej i jej niezwykłych charakterystyk w tym typie tkanki¹¹. W odniesieniu do obciążenia mechanicznego, dobrze wiadomo, że ćwiczenia wywierają korzystne efekty w różnych regionach ścięgien¹¹.

Jednak przebudowa ścięgien nie jest taka sama w różnych regionach ścięgien w odniesieniu do tego samego zastosowania obciążenia mechanicznego. Ponadto intensywność skurczu mięśni jest kluczowym elementem w odpowiedziach adaptacyjnych ścięgien¹¹. Gromadzące się dowody z badań na zwierzętach i ludziach sugerują kilka korzystnych efektów ćwiczeń na przebudowę ścięgien¹¹.