Scoliosis เป็นทัศนคติที่เป็นธรรมชาติ - scoliosis ไม่ทราบสาเหตุ: แนวคิดเก่าและใหม่, กรณีทางคลินิก

เรียบเรียงโดย ดร.จิโอวานนี เชตตา

จากชีวเคมีสู่ชีวกลศาสตร์

เราไม่สามารถคิดถึงความเข้าใจได้ อย่างน้อยก็ในบางส่วน ปัญหา scoliotic (และท่าทาง) หากปราศจากความรู้ที่เพียงพอเกี่ยวกับชีวกลศาสตร์ของมนุษย์ และในทางกลับกัน เราไม่สามารถเข้าใจชีวกลศาสตร์ได้หากไม่ผ่านวิชาชีวเคมี ฟิสิกส์ และคณิตศาสตร์

เมทริกซ์นอกเซลล์ (MEC)

คำอธิบาย แม้ว่า ECM (เมทริกซ์นอกเซลล์) จะเป็นสิ่งที่เรารู้เพียงเล็กน้อยในปัจจุบัน เป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจถึงความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงในกระดูกสันหลังและท่าทางในด้านสุขภาพ
ทุกเซลล์ เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ จำเป็นต้อง "รู้สึก" และมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมเพื่อทำหน้าที่ที่สำคัญและอยู่รอด ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ต้องประสานพฤติกรรมต่าง ๆ เช่นเดียวกับในชุมชนของมนุษย์

ในความเป็นจริง ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ใช้โมเลกุลนอกเซลล์หลายร้อยโมเลกุล (โปรตีน เปปไทด์ กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ สเตียรอยด์ อนุพันธ์ของกรดไขมัน ก๊าซในสารละลาย ฯลฯ) เพื่อส่งข้อความอย่างต่อเนื่องทั้งในระยะใกล้และไกล ในทุกสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ แต่ละเซลล์จึงสัมผัสกับโมเลกุลสัญญาณที่แตกต่างกันหลายร้อยชนิดที่มีอยู่ภายในและภายนอก จับกับพื้นผิวและอิสระหรือถูกผูกมัดใน ECM เซลล์สัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกที่ซับซ้อนมากผ่านทางพื้นผิวของพวกมัน นั่นคือพลาสมาเมมเบรน ผ่านพื้นที่เฉพาะจำนวนมาก (ตั้งแต่ไม่กี่สิบถึงมากกว่า 100,000 สำหรับแต่ละเซลล์) ตัวรับเมมเบรนต่างๆ มีความไวต่อสัญญาณจำนวนมากที่มาจากภายในและจาก ECM และสามารถรับรู้และผูกมัดโมเลกุลสัญญาณ (เช่นสารสื่อประสาท) เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาเฉพาะภายในเซลล์: การหลั่ง การแบ่งเซลล์ ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน เป็นต้น (เกนนิส, 1989).

โดยทั่วไปแล้ว ECM จะอธิบายว่าประกอบด้วยโมเลกุลชีวโมเลกุลขนาดใหญ่หลายกลุ่ม:

โปรตีนโครงสร้าง (คอลลาเจนและอีลาสติน)
โปรตีนเฉพาะทาง (ไฟบริลลิน, ไฟโบรเนกติน, ลามินิน เป็นต้น)
โปรตีโอไกลแคน (aggrecans, syndecans) และ glusaminoglycans (hyaluronans, chondroitin sulphates, heparan sulphates เป็นต้น)

ในบรรดาโปรตีนโครงสร้าง i คอลลาเจน สร้างตระกูลไกลโคโปรตีนที่เป็นตัวแทนมากที่สุดในอาณาจักรสัตว์ เป็นโปรตีนที่มีอยู่มากที่สุดใน ECM (แต่ไม่ใช่ที่สำคัญที่สุด) และเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่เหมาะสม (กระดูกอ่อน กระดูก พังผืด เส้นเอ็น เอ็น)
คอลลาเจนส่วนใหญ่ถูกสังเคราะห์โดยไฟโบรบลาสต์ แต่เซลล์เยื่อบุผิวก็สามารถสังเคราะห์พวกมันได้เช่นกัน
เส้นใยคอลลาเจนมีปฏิสัมพันธ์อย่างต่อเนื่องกับโมเลกุลอื่น ๆ จำนวนมหาศาลของ ECM ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานทางชีวภาพสำหรับชีวิตของเซลล์ คอลลาเจนที่เกี่ยวข้องในเส้นใยมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวและการบำรุงรักษาโครงสร้างที่สามารถต้านทานแรงตึงได้เกือบ คอลลาเจนที่ไม่ยืดหยุ่นถูกผลิตและเผาผลาญใหม่ตามหน้าที่ของภาระทางกล และคุณสมบัติการยืดหยุ่นตัวของคอลลาเจนมีผลอย่างมากต่อท่าทางของมนุษย์
เส้นใยคอลลาเจนต้องขอบคุณการเคลือบ PG / GAG (โปรตีโอไกลแคน / กลูโคซามิโนไกลแคน) มีคุณสมบัติไบโอเซนเซอร์และคุณสมบัติการนำทางชีวภาพ เราทราบดีว่าแรงทางกลใดๆ ที่สามารถสร้างการเสียรูปของโครงสร้างจะเน้นที่พันธะระหว่างโมเลกุลซึ่งทำให้เกิดฟลักซ์ไฟฟ้าเล็กน้อย นั่นคือกระแสเพียโซอิเล็กทริก (Athenstaedt, 1969) ดังนั้นเครือข่ายคอลลาเจนสามมิติและที่แพร่หลายจึงมีลักษณะเฉพาะของการนำสัญญาณไฟฟ้าชีวภาพในสามมิติของอวกาศโดยอิงจากการจัดเรียงแบบสัมพันธ์ระหว่างเส้นใยคอลลาเจนและเซลล์ในทิศทางที่เชื่อมโยง (จาก ECM ไปยังเซลล์) หรือรอง ในทางกลับกัน
ทั้งหมดนี้แสดงถึงระบบการสื่อสารของเซลล์ MEC แบบเรียลไทม์ และสัญญาณชีวภาพทางแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่สำคัญได้ ตัวอย่างเช่น ใน "เซลล์สร้างกระดูกไม่สามารถย่อย" "กระดูกที่มีประจุเพียโซอิเล็กทริกได้ (Oschman, 2000)
สุดท้ายนี้ ควรเน้นว่า ไม่น่าแปลกใจเลยที่เซลล์จะผลิตวัสดุอย่างต่อเนื่องและใช้พลังงานมาก (ประมาณ 70%) ซึ่งจำเป็นต้องถูกขับออกโดยผ่านการจัดเก็บเฉพาะของ protocollagen (สารตั้งต้นทางชีวภาพของคอลลาเจน) ในถุงน้ำเฉพาะ ( อัลเบอร์กาติ, 2004).

เนื้อเยื่อของสัตว์มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ต้องการลักษณะสำคัญสองประการพร้อมกัน ได้แก่ ความแข็งแรงและความยืดหยุ่น เครือข่ายที่แท้จริงของ เส้นใยยืดหยุ่นซึ่งตั้งอยู่ภายใน ECM ของเนื้อเยื่อเหล่านี้ช่วยให้กลับสู่สภาวะเริ่มต้นหลังจากการลากอย่างแรง เส้นใยยืดหยุ่นสามารถเพิ่มการยืดขยายของอวัยวะหรือส่วนหนึ่งของอวัยวะได้อย่างน้อยห้าครั้ง เส้นใยคอลลาเจนที่มีความยาวและไม่ยืดหยุ่นจะกระจายตัวระหว่างเส้นใยยืดหยุ่นที่มีภารกิจที่แม่นยำในการจำกัด "การเสียรูปที่มากเกินไปจากการดึงเนื้อเยื่อ" อีลาสตินเป็นส่วนประกอบหลักของเส้นใยยืดหยุ่นและพบได้ในปริมาณมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหลอดเลือดที่มีลักษณะยืดหยุ่น ( ประกอบด้วยมากกว่า 50% ของน้ำหนักแห้งทั้งหมดของเอออร์ตา) ในเอ็น ในปอด และในผิวหนัง เซลล์กล้ามเนื้อเรียบและไฟโบรบลาสต์เป็นผู้ผลิตหลักของโทรโพอีลาสติน

ECM มีโปรตีนพิเศษที่ไม่ใช่คอลลาเจนจำนวนมาก (และยังไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจน) ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีตำแหน่งจับจำเพาะสำหรับโมเลกุล ECM อื่นๆ และตัวรับที่ผิวเซลล์ ด้วยวิธีนี้ ส่วนประกอบทุกส่วนของโปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "ตัวขยาย" ของการสัมผัส ทั้งระหว่างโมเลกุลที่คล้ายคลึงกันและต่างกัน ทำให้เกิดเครือข่ายทางชีวเคมีที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งสามารถสร้าง มอดูเลต แปรผัน และแพร่กระจายได้แม้ในระยะไกล ข้อมูลทางชีวเคมีนับล้านล้าน (และพลังงาน).
โปรตีนพิเศษที่สำคัญของเมทริกซ์นอกเซลล์คือ ไฟโบรเนกติน, ไกลโคโปรตีนน้ำหนักโมเลกุลสูงที่พบในสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดดูเหมือนว่า Fibronectin จะมีผลต่อการเติบโตของเซลล์ การยึดเกาะระหว่างเซลล์ และ ECM การย้ายเซลล์ในรูปแบบต่างๆ (เซลล์สามารถเคลื่อนที่ได้สูงถึง 5 ซม. ต่อวัน - Albergati, 2004) เป็นต้น ไอโซฟอร์มที่รู้จักกันดีที่สุด ประเภท III จับกับอินทิกริน . หลังเป็นตระกูลของโปรตีนเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นตัวรับกลไก: พวกมันทรานสดิวเซอร์, การคัดเลือกและในวิธีที่ปรับเปลี่ยนได้, แรงฉุดทางกลและการผลักจาก ECM ภายในเซลล์และในทางกลับกัน, ทำให้เกิดชุดของปฏิกิริยาในไซโตพลาสซึมที่เกี่ยวข้องกับโครงร่างเซลล์และ โปรตีนอื่นๆ ที่ควบคุมการยึดเกาะ การเจริญเติบโต และการย้ายถิ่นของเซลล์ (Hynes, 2002)

Glucosaminoglycans (GAGS) และ proteoglycans (PGs) ก่อให้เกิดสารคล้ายเจลที่ให้ความชุ่มชื้นสูงซึ่งกำหนดไว้ภายในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ซึ่งโปรตีน fibrillar ถูกกักเก็บและหลอมรวมเข้าด้วยกัน เจลโพลีแซ็กคาไรด์รูปแบบนี้สามารถช่วยให้ ECM สามารถต้านทานแรงอัดจำนวนมาก และในทางกลับกัน เพื่อให้สามารถกระจายสารอาหาร สารเมตาบอลิซึม และฮอร์โมนระหว่างเลือดและเนื้อเยื่อได้อย่างรวดเร็ว คงที่ และคัดเลือกมาอย่างเฉพาะเจาะจง
สายโพลีแซ็กคาไรด์ของกลูโคซามิโนไกลแคนมีความแข็งเชิงปริมาตรเกินกว่าจะพับภายในโครงสร้างทรงกลมขนาดกะทัดรัดตามแบบฉบับของสายโพลีเปปไทด์ นอกจากนี้ พวกมันยังชอบน้ำมาก ด้วยเหตุผลเหล่านี้ (และอาจเป็นสำหรับคนอื่นที่เราไม่รู้จักด้วย) GAGs มักจะถือว่ามีการสอดคล้องกันอย่างมาก ครอบครองปริมาณมากเมื่อเทียบกับมวลของพวกมันและทำให้เกิดเจลในปริมาณมากแม้ในระดับความเข้มข้นต่ำ ปริมาณประจุลบสูง (GAGs เป็นตัวแทนของเซลล์ประจุลบจำนวนมากที่สุดซึ่งโดยปกติแล้วจะสร้างซัลเฟตโดยเซลล์สัตว์) จะดึงดูดไอออนบวกจำนวนมาก ในบรรดาสิ่งเหล่านี้มีบทบาทเด่นคือ Na + ซึ่งให้ความจุออสโมติกทั้งหมดและดักน้ำปริมาณมหาศาลใน ECM ด้วยวิธีนี้ทำให้เกิดอาการบวม (turgors) ซึ่งทำให้ ECM สามารถต่อต้านแรงอัดที่สำคัญได้ (ด้วยเหตุนี้กระดูกอ่อนของสะโพกสามารถต้านทานแรงกดดันหลายร้อยบรรยากาศได้ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา )
ภายในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน GAG มีน้ำหนักน้อยกว่า 10-12% ของน้ำหนักโลก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะเฉพาะของพวกมัน พวกมันจึงเติมเต็มช่องว่างนอกเซลล์จำนวนมากที่ก่อตัวเป็นรูพรุนของเจลไฮเดรตที่มีขนาดและความหนาแน่นต่างๆ ของประจุไฟฟ้า จึงทำหน้าที่คัดเลือก ประเด็นสำคัญหรือ "เซิร์ฟเวอร์" ซึ่งควบคุมการรับส่งข้อมูลของโมเลกุลและเซลล์ภายใน MEC โดยพิจารณาจากขนาด น้ำหนัก และประจุไฟฟ้า
กรดไฮยาลูโรนิก (hyaluronan, hyaluronate) เป็นตัวแทนของ GAG ที่ง่ายที่สุด ข้อมูลจากการทดลองและอณูชีววิทยายืนยันว่ามีบทบาทสำคัญในระดับของกระดูกและข้อต่อเกี่ยวกับความต้านทานต่อแรงกดดันจำนวนมาก การเติมช่องว่างใน ECM ระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน : มันสร้างช่องว่างระหว่างเซลล์ที่จะย้ายไปในระยะต่อมา (Albergati, 2004)
ECM ไม่ใช่ PG ทั้งหมดที่ถูกหลั่งออกมา บางส่วนเป็นส่วนประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มพลาสมา (Alberts, 2002)

ดังนั้น Extra-Cellular Matrix จึงถือได้ว่าเป็นเครือข่ายที่ซับซ้อนมาก โดยที่โปรตีน PGS และ GAGs มีหน้าที่มากมายนับไม่ถ้วน รวมทั้งการรองรับโครงสร้างและการควบคุมของทุกเนื้อเยื่อและกิจกรรมทางอินทรีย์ สภาวะสมดุลของเซลล์ทั่วโลกควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นกลไกที่ซับซ้อนซึ่งสามารถเกิดขึ้นและพัฒนาภายในเซลล์หรือภายนอกใน ECM ได้ ในกรณีหลัง เซลล์สามารถเป็นตัวแทนของเป้าหมายระดับกลางหรือขั้นสุดท้ายได้ ส่วนประกอบภายนอกเซลล์ นอกเหนือจากการแสดงโครงสร้างการรองรับทางกายภาพสำหรับโครงเซลล์แล้ว ยังทำหน้าที่เป็นไซต์จริงสำหรับการเริ่มต้น การพัฒนา และการยกเลิกกระบวนการสำคัญที่เกี่ยวข้องกับทั้งสภาพแวดล้อมและอวัยวะและระบบภายในเซลล์ เรากำลังเผชิญกับเครือข่ายทางชีวเคมีที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งสามารถสร้าง ปรับ เปลี่ยนแปลง และเผยแพร่ได้ แม้กระทั่งในระยะไกล ข้อมูลนับล้านและนับล้าน
เซลล์แต่ละเซลล์ของร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กับ ECM อย่างต่อเนื่อง ทั้งภายใต้ลักษณะทางกลและทางเคมีและด้านพลังงาน โดยมีผลกระทบ "อย่างน่าทึ่ง" ต่อสถาปัตยกรรมแบบคงที่และแบบไดนามิกของเนื้อเยื่อ ตามข้อมูลของ P.A. Bacci เมทริกซ์คั่นระหว่างหน้าแสดงถึงต้นกำเนิดของปฏิกิริยาที่สำคัญอย่างแท้จริง เป็นที่ซึ่งก่อนอื่นเลย การแลกเปลี่ยนระหว่างสสารและพลังงานเกิดขึ้น เนื้อเยื่อทั้งหมดเชื่อมต่อกันและทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ใช่ในระบบปิดแต่เปิด การแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องเกิดขึ้นระหว่างกัน ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในระดับท้องถิ่นและเชิงระบบ โดยใช้ประโยชน์จากข้อความทางชีวเคมี ชีวฟิสิกส์ และแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งก็คือการใช้พลังงานรูปแบบต่างๆ
ตามที่ F. G. Albergati ยืนยัน เซลล์และเมทริกซ์นอกเซลล์เป็นตัวแทนของโลกสองใบที่แยกจากกันอย่างชัดเจน ซึ่งจำเป็นตลอดช่วงชีวิตต้องมีปฏิสัมพันธ์กันทุกขณะเพื่อดำเนินการอย่างถูกต้องและเชื่อมโยงกัน สิ่งนี้ต้องการชุดสัญญาณที่ไม่ธรรมดา ตามด้วยชุดกิจกรรมทางอณูชีววิทยาที่น่าทึ่งไม่แพ้กัน