الجنف كموقف طبيعي - الجنف مجهول السبب: المفاهيم القديمة والجديدة ، الحالة السريرية

حرره الدكتور جيوفاني شيتا

من الكيمياء الحيوية إلى الميكانيكا الحيوية

لا يمكن للمرء أن يفكر في فهم ، على الأقل جزئيًا ، مشكلة scoliotic (والوضعية) دون معرفة كافية بالميكانيكا الحيوية البشرية ، وبالتالي لا يمكن للمرء أن يفهم الميكانيكا الحيوية دون المرور بالكيمياء الحيوية والفيزياء والرياضيات.

مصفوفة خارج الخلية (MEC)

إن الوصف ، على الرغم من القليل الذي نعرفه اليوم ، لـ ECM (المصفوفة خارج الخلية) ضروري لفهم أهمية التغييرات في العمود الفقري والوضع في الصحة بشكل أفضل.
تحتاج كل خلية ، مثل كل كائن حي متعدد الخلايا ، إلى "الشعور" والتفاعل مع بيئتها من أجل القيام بوظائفها الحيوية والبقاء على قيد الحياة. في الكائن الحي متعدد الخلايا ، يجب أن تنسق الخلايا السلوكيات المختلفة كما هو الحال في مجتمع من البشر.

في الواقع ، في الكائنات متعددة الخلايا ، تستخدم الخلايا مئات الجزيئات خارج الخلية (البروتينات ، الببتيدات ، الأحماض الأمينية ، النيوكليوتيدات ، المنشطات ، مشتقات الأحماض الدهنية ، الغازات في المحلول ، إلخ) لإرسال الرسائل بشكل مستمر ، قريبًا وبعيدًا. في كل كائن حي متعدد الخلايا ، تتعرض كل خلية بالتالي لمئات من جزيئات الإشارة المختلفة الموجودة في الداخل والخارج ، مرتبطة بسطحها وتكون حرة أو مرتبطة في ECM. تتلامس الخلايا مع البيئة الخارجية المعقدة للغاية من خلال سطحها ، غشاء البلازما ، من خلال العديد من المناطق المتخصصة (من بضع عشرات إلى أكثر من 100000 لكل خلية). تكون مستقبلات الغشاء المختلفة حساسة للعديد من الإشارات القادمة من الداخل ومن وحدة التحكم في المحرك ، وهي قادرة على التعرف على جزيء الإشارة وربطه (مثل الناقل العصبي) ، لإطلاق تفاعلات محددة داخل الخلية: الإفراز ، وانقسام الخلية ، والتفاعلات المناعية ، إلخ. (جينيس ، 1989).

يتم وصف ECM عمومًا على أنها تتكون من عدة فئات كبيرة من الجزيئات الحيوية:

البروتينات الهيكلية (الكولاجين والإيلاستين)
البروتينات المتخصصة (الفيبريلين ، الفبرونيكتين ، اللامينين ، إلخ.)
البروتيوغليكان (aggrecans ، syndecans) و glusaminoglycans (الهيالورونان ، كبريتات شوندرويتين ، كبريتات الهيباران ، إلخ.)

من بين البروتينات الهيكلية ، أنا الكولاجين تشكل عائلة البروتينات السكرية الأكثر تمثيلاً في المملكة الحيوانية. إنها البروتينات الأكثر تواجدًا في ECM (ولكنها ليست الأكثر أهمية) وهي المكونات الأساسية للأنسجة الضامة الصحيحة (الغضاريف ، العظام ، اللفافة ، الأوتار ، الأربطة).
يتم تصنيع الكولاجين في الغالب بواسطة الخلايا الليفية ولكن الخلايا الظهارية قادرة أيضًا على تصنيعها.
تتفاعل ألياف الكولاجين بشكل مستمر مع كمية هائلة من الجزيئات الأخرى من ECM مما يشكل سلسلة بيولوجية متصلة أساسية لحياة الخلية. تحتل الكولاجين المصاحب في الألياف دورًا سائدًا في تكوين وصيانة الهياكل القادرة على مقاومة قوى التوتر تقريبًا. يتم إنتاج الكولاجين غير المرن وإعادة استقلابه كدالة للحمل الميكانيكي ولخصائصه المرنة اللزجة تأثير كبير على وضعية الرجل.
تمتلك ألياف الكولاجين بفضل طلاء PG / GAG (البروتيوغليكان / الجلوكوزامينوجليكان) خصائص الاستشعار الحيوي والتوصيل الحيوي. نحن نعلم في الواقع أن أي قوة ميكانيكية قادرة على توليد تشوه بنيوي تضغط على الروابط بين الجزيئات التي تنتج تدفقًا كهربائيًا طفيفًا ، أي التيار الكهروضغطي (أثينشتيدت ، 1969). لذلك فإن شبكة الكولاجين ثلاثية الأبعاد والمنتشرة في كل مكان تمتلك أيضًا خاصية غريبة لتوصيل الإشارات الكهربية الحيوية في الأبعاد الثلاثة للفضاء ، بناءً على الترتيب النسبي بين ألياف وخلايا الكولاجين ، في الاتجاه الوارد (من ECM إلى الخلايا) أو العكس. بالعكس صادر.
كل هذا يمثل نظام اتصال خلايا MEC في الوقت الحقيقي ويمكن أن تؤدي مثل هذه الإشارات الحيوية الكهرومغناطيسية إلى تغييرات كيميائية حيوية مهمة ، على سبيل المثال ، في "ناقضات العظم لا يمكنها" هضم "العظام المشحونة كهرضغطية (Oschman ، 2000).
أخيرًا ، يجب التأكيد على أن الخلية ، بشكل غير مفاجئ ، تنتج باستمرار وبإنفاق كبير من الطاقة (حوالي 70٪) مادة يجب بالضرورة طردها من خلال التخزين الحصري للبروتوكولاجين (السلائف البيولوجية للكولاجين) في حويصلات معينة ( البرغاتي ، 2004).

تتطلب الغالبية العظمى من أنسجة الفقاريات التواجد المتزامن لخاصيتين حيويتين: القوة والمرونة. شبكة حقيقية من ألياف مرنة، الموجود داخل ECM لهذه الأنسجة ، يسمح بالعودة إلى الظروف الأولية بعد الجر القوي.الألياف المرنة قادرة على زيادة تمدد العضو أو جزء منه خمس مرات على الأقل. تتخلل ألياف الكولاجين الطويلة غير المرنة بين الألياف المرنة مع المهمة الدقيقة المتمثلة في الحد من "التشوه المفرط عن طريق جر الأنسجة". يمثل الإيلاستين المكون الرئيسي للألياف المرنة ويوجد بكميات وفيرة بشكل خاص في الأوعية الدموية ذات الخصائص المرنة ( يشكل أكثر من 50٪ من إجمالي الوزن الجاف للشريان الأورطي) ، في الأربطة والرئة والجلد ، وخلايا العضلات الملساء والأرومات الليفية هما المنتجان الرئيسيان لسلائفه ، تروبولاستين.

تحتوي ECM على عدد كبير (ولا يزال غير محدد جيدًا) من البروتينات المتخصصة غير الكولاجينية التي عادةً ما تحتوي على مواقع ارتباط محددة لجزيئات ECM الأخرى ومستقبلات سطح الخلية. بهذه الطريقة ، يعمل كل مكون من مكونات هذه البروتينات "كمضخم" للاتصالات ، سواء بين الجزيئات المتشابهة والمختلفة ، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة كيميائية حيوية لا نهائية قادرة على توليد وتعديل وتغيير ونشر حتى على مسافة ملايين وملايين من المعلومات البيوكيميائية. (والطاقة).
بروتين متخصص مهم من المصفوفة خارج الخلية هو ال فبرونيكتين، بروتين سكري عالي الوزن الجزيئي موجود في جميع الفقاريات. يبدو أن الفبرونكتين قادر على التأثير على نمو الخلايا ، والالتصاق بين الخلايا ومع ECM ، وانتقال الخلايا بطرق مختلفة (يمكن أن تتحرك الخلية حتى 5 سم في اليوم - Albergati ، 2004) وما إلى ذلك. . هذه الأخيرة عبارة عن عائلة من بروتينات الغشاء التي تعمل كمستقبلات ميكانيكية: فهي تنقل ، بشكل انتقائي وبطريقة قابلة للتعديل ، مسارات ودفعات ميكانيكية من ECM داخل الخلية والعكس بالعكس ، مما يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات في السيتوبلازم التي تنطوي على الهيكل الخلوي و البروتينات الأخرى التي تنظم التصاق الخلايا ونموها وهجرتها (هاينز ، 2002).

تشكل الجلوكوزامينوجليكان (GAGS) والبروتيوغليكان (PGs) مادة شبيهة بالهلام عالية الترطيب محددة داخل الأنسجة الضامة ، حيث توجد البروتينات الليفية داخلها وتترابط. هذا الشكل من هلام السكاريد قادر من ناحية على السماح لـ ECM بمقاومة قوى الضغط الكبيرة ومن ناحية أخرى للسماح بالانتشار السريع والثابت والانتقائي للعناصر الغذائية والمستقلبات والهرمونات بين الدم والأنسجة.
سلاسل عديد السكاريد من الجلوكوزامينوجليكان صلبة جدًا من حيث الحجم بحيث لا يمكن طيها داخل الهياكل الكروية المدمجة النموذجية لسلاسل البولي ببتيد ، بالإضافة إلى أنها محبة للماء بدرجة عالية. تحتل حجمًا كبيرًا بالنسبة إلى كتلتها ، وبالتالي تشكل كميات كبيرة من الهلام حتى في التركيزات المنخفضة. تجذب الكمية العالية من الشحنات السالبة (تمثل GAGs الخلايا الأنيونية الأكثر عددًا ، والتي عادة ما تكون كبريتات ، والتي تنتجها الخلايا الحيوانية) تجذب العديد من الكاتيونات ؛ من بين هؤلاء ، يلعب Na + دورًا رئيسيًا والذي يعطي القدرة التناضحية الكاملة ويحبس كمية هائلة من الماء في ECM. وبهذه الطريقة ، تتولد التورمات (التورمات) التي تسمح لـ ECM بمقاومة حتى قوى الضغط المهمة (بفضل هذا ، على سبيل المثال ، يمكن لغضروف الورك ، في ظل الظروف الفسيولوجية ، أن يقاوم تمامًا ضغطًا يصل إلى عدة مئات من الأجواء).
داخل النسيج الضام ، تمثل GAGs أقل من 10-12٪ من الوزن العالمي ، ومع ذلك ، فبفضل خصائصها ، فإنها تملأ العديد من الفراغات خارج الخلية التي تشكل مسامًا من الهلام المائي بأحجام وكثافة مختلفة من الشحنات الكهربائية وبالتالي تعمل على أنها انتقائية النقاط الرئيسية أو "الخوادم" التي يتم من خلالها تنظيم حركة الجزيئات والخلايا داخل MEC ، بناءً على حجمها ووزنها وشحنتها الكهربائية.
ربما يمثل حمض الهيالورونيك (الهيالورونان ، الهيالورونات) أبسط أنواع GAGs. تؤكد البيانات التجريبية والجزيئية البيولوجية أنه يلعب دورًا أساسيًا على مستوى العظام والمفاصل فيما يتعلق بمقاومة الضغوط الكبيرة. ملء الفراغات في ECM أثناء التطور الجنيني : يخلق مسافات فارغة بين الخلايا التي ستهاجر إليها في مراحل لاحقة (Albergati ، 2004).
لا يتم إفراز جميع PGs بواسطة ECM ، وبعضها مكونات لا يتجزأ من أغشية البلازما (Alberts ، 2002).

لذلك يمكن اعتبار المصفوفة خارج الخلية كشبكة معقدة للغاية توفر فيها البروتينات و PGS و GAGs وظائف لا حصر لها بما في ذلك الدعم الهيكلي والتنظيم لكل نسيج ونشاط عضوي. يجب اعتبار التوازن الخلوي العالمي على أنه مجموعة معقدة من الآليات التي يمكن أن تنشأ وتتطور داخل الخلية أو خارجها في ECM ؛ في الحالة الأخيرة ، يمكن أن تمثل الخلية الهدف الوسيط أو النهائي. المكونات خارج الخلية ، بالإضافة إلى تمثيل هياكل الدعم المادي للسقالة الخلوية ، تعمل أيضًا كمواقع حقيقية لبدء وتطوير وإنهاء العمليات الحيوية المتعلقة بكل من البيئة الخلوية والأعضاء والأنظمة. نحن نواجه شبكة كيميائية حيوية لا حصر لها قادرة على توليد وتعديل وتغيير ونشر ، حتى عن بعد ، ملايين وملايين من المعلومات.
تتفاعل كل خلية من خلايا الجسم باستمرار مع ECM ، تحت كل من الجوانب الميكانيكية والكيميائية والحيوية ، مع تأثيرات "مثيرة" على البنية الثابتة والديناميكية للأنسجة. وفقًا لـ P. A. Bacci ، تمثل المصفوفة الخلالية حقًا أم التفاعلات الحيوية ، المكان الذي يحدث فيه ، أولاً وقبل كل شيء ، التبادلات بين المادة والطاقة. جميع الأنسجة متصلة ومتكاملة وظيفيا مع بعضها البعض ليس في أنظمة مغلقة ولكن مفتوحة ؛ تجري التبادلات المستمرة بينهما ، والتي يمكن أن تحدث محليًا ونظاميًا ، مستغلة الرسائل البيوكيميائية والفيزيائية الحيوية والكهرومغناطيسية ، أي باستخدام أشكال مختلفة من الطاقة.
كما يؤكد F.G. Albergati ، تمثل الخلية والمصفوفة خارج الخلية عالمين منفصلين ظاهريًا يجب أن يتفاعلا بالضرورة طوال مدة الحياة في كل لحظة من أجل العمل بطريقة صحيحة وتآزرية. وهذا يتطلب سلسلة غير عادية من الإشارات تليها سلسلة لا تصدق بنفس القدر من الأنشطة الجزيئية البيولوجية.