Scolioza ca atitudine naturală - Scolioza idiopatică: concepte vechi și noi, caz clinic

Editat de dr. Giovanni Chetta

De la biochimie la biomecanică

Nu ne putem gândi să înțelegem, cel puțin parțial, problema scoliotică (și posturală) fără o cunoaștere suficientă a biomecanicii umane și, la rândul său, nu putem înțelege biomecanica fără a trece prin biochimie, fizică și matematică.

Matrice extracelulară (MEC)

O descriere, deși puținul pe care îl știm astăzi, al ECM (matrice extracelulară) este esențială pentru a înțelege mai bine importanța alterărilor coloanei vertebrale și a posturii în sănătate.
Fiecare celulă, ca orice organism viu multicelular, are nevoie să „simtă” și să interacționeze cu mediul său pentru a-și îndeplini funcțiile vitale și a supraviețui. Într-un organism multicelular, celulele trebuie să coordoneze diferitele comportamente ca într-o comunitate de ființe umane.

De fapt, în organismele multicelulare, celulele folosesc sute de molecule extracelulare (proteine, peptide, aminoacizi, nucleotide, steroizi, derivați ai acizilor grași, gaze în soluție etc.) pentru a trimite în mod continuu mesaje, atât apropiate, cât și îndepărtate. În fiecare organism multicelular, fiecare celulă este astfel expusă la sute de molecule de semnal diferite prezente în interior și în exterior, legate de suprafața sa și libere sau legate în ECM. Celulele intră în contact cu mediul extern foarte complicat prin suprafața lor, membrana plasmatică, prin numeroase zone specializate (de la câteva zeci la peste 100.000 pentru fiecare celulă). Diferenții receptori de membrană sunt sensibili la multe semnale provenite atât din interior, cât și din ECM și sunt capabili, recunoscând și legând o moleculă de semnal (de exemplu, neurotransmițătorul), să declanșeze reacții specifice în interiorul celulei: secreție, diviziune celulară, reacții imune etc. (Gennis, 1989).

ECM este în general descris ca fiind compus din mai multe clase mari de biomolecule:

Proteine structurale (colagen și elastină)
Proteine specializate (fibrilină, fibronectină, laminină etc.)
Proteoglicani (agrecani, sindecani) și glusaminoglicani (hialuronani, sulfat de condroitină, sulfati de heparan etc.)

Dintre proteinele structurale, i colagen formează cea mai reprezentată familie de glicoproteine din regnul animal. Acestea sunt cele mai prezente proteine din ECM (dar nu cele mai importante) și constituie elementele fundamentale ale țesuturilor conjunctive propriu-zise (cartilaj, os, fascia, tendoane, ligamente).
Colagenii sunt sintetizați în cea mai mare parte de fibroblasti, dar și celulele epiteliale sunt capabile să le sintetizeze.
Fibrele de colagen interacționează continuu cu o cantitate enormă de alte molecule ale ECM, constituind un continuum biologic fundamental pentru viața celulei. Colagenii asociați din fibrile ocupă un rol predominant în formarea și menținerea structurilor capabile să reziste forțelor de tensiune fiind aproape Colagenul inelastic este produs și re-metabolizat în funcție de sarcina mecanică, iar proprietățile sale visco-elastice au un impact mare asupra posturii omului.
Fibrele de colagen datorită învelișului PG / GAG (proteoglicanii / glucozaminoglicanii) posedă proprietăți biosenzoriale și bioconductoare. Știm de fapt că orice forță mecanică capabilă să genereze o deformare structurală stresează legăturile inter-moleculare producând un flux electric ușor, adică curentul piezoelectric (Athenstaedt, 1969). Prin urmare, rețeaua tridimensională și omniprezentă de colagen posedă, de asemenea, caracteristica particulară a conducerii semnalelor bioelectrice în cele trei dimensiuni ale spațiului, pe baza aranjamentului relativ dintre fibrilele de colagen și celule, în direcția aferentă (de la ECM la celule) sau vice versa eferent.
Toate acestea reprezintă un sistem de comunicații în celulă MEC în timp real și astfel de bio-semnale electromagnetice pot duce la modificări biochimice importante, de exemplu, în „osteoclastele osoase nu pot„ digera ”osul încărcat piezoelectric (Oschman, 2000).
În cele din urmă, trebuie subliniat faptul că celula, în mod surprinzător, produce în mod continuu și cu o cheltuială considerabilă de energie (aproximativ 70%) material care trebuie neapărat expulzat prin stocarea exclusivă a protocollagenului (precursorul biologic al colagenului) în vezicule specifice ( Albergati, 2004).

Marea majoritate a țesuturilor vertebratelor necesită prezența simultană a două caracteristici vitale: puterea și elasticitatea. O adevărată rețea de fibre elastice, situat în interiorul ECM al acestor țesuturi, permite revenirea la condițiile inițiale după tractiuni puternice.Fibrele elastice sunt capabile să crească extensibilitatea unui organ sau a unei porțiuni din acesta de cel puțin cinci ori. Fibrele lungi, inelastice de colagen sunt intercalate între fibrele elastice cu sarcina precisă de a limita o „deformare excesivă prin tracțiunea țesuturilor.” Elastina reprezintă componenta majoră a fibrelor elastice și se găsește în cantități deosebit de abundente în vasele de sânge cu caracteristici elastice ( constituie mai mult de 50% din greutatea totală uscată a aortei), în ligamente, în plămâni și în piele. Celulele musculare netede și fibroblastele sunt principalii producători ai precursorului său, tropoelastina.

ECM conține un număr mare (și încă nu este bine definit) de proteine specializate non-colagenice care au de obicei situsuri de legare specifice pentru alte molecule ECM și receptori de suprafață celulară. În acest fel, fiecare componentă a acestor proteine acționează ca un „amplificator” al contactelor, atât între molecule similare, cât și diferite, creând o rețea biochimică infinită capabilă să genereze, să moduleze, să varieze și să se propage chiar și la distanță milioane și milioane de informații biochimice. (și energie).
O importantă "proteină specializată a matricei extracelulare este fibronectina, glicoproteină cu greutate moleculară mare, întâlnită la toate vertebratele. Fibronectina pare a fi capabilă să influențeze creșterea celulară, aderența intercelulară și cu ECM, migrarea celulelor în diferite moduri (celula se poate deplasa până la 5 cm pe zi - Albergati, 2004) etc. Cea mai cunoscută izoformă, de tip III, se leagă de integrine . Acestea din urmă sunt o familie de proteine transmembranare care acționează ca mecanoreceptori: transduc, selectiv și într-un mod modulabil, tractiuni mecanice și împingeri din ECM în interiorul celulei și invers, inducând o serie de reacții în citoplasmă care implică citoscheletul și alte proteine pe care le reglează aderența, creșterea și migrația celulelor (Hynes, 2002).

Glucosaminoglicanii (GAGS) și proteoglicanii (PG) formează o substanță asemănătoare unui gel foarte hidratată definită în țesuturile conjunctive, în cadrul căreia sunt adăpostite și imbricate proteinele fibrilare. Această formă de gel polizaharidic este capabilă, pe de o parte, să permită ECM să reziste la forțe de compresie considerabile și, pe de altă parte, să permită o difuzie rapidă, constantă și selectivă a nutrienților, metaboliților și hormonilor între sânge și țesuturi.
Lanțurile polizaharidice ale glucozaminoglicanilor sunt volumetrice prea rigide pentru a se plia în interiorul structurilor globulare compacte tipice lanțurilor polipeptidice, în plus sunt extrem de hidrofile. ocupând un volum mare în raport cu masa lor și formând astfel cantități considerabile de gel chiar și la concentrații scăzute.Cantitatea mare de sarcini negative (GAG-urile reprezintă cele mai numeroase celule anionice, fiind de obicei sulfatate, produse de celulele animale) atrage numeroși cationi; printre acestea un rol predominant îl joacă Na +, care conferă întreaga capacitate osmotică și captează o cantitate enormă de apă în ECM. În acest fel, se generează umflături (turgente) care permit ECM să se opună chiar și forțelor de compresie importante (datorită acestui fapt, cartilajul șoldului poate, în condiții fiziologice, să reziste perfect unei presiuni de câteva sute de atmosfere).
În interiorul țesutului conjunctiv, GAG-urile reprezintă mai puțin de 10-12% din greutatea globală, cu toate acestea, datorită caracteristicilor lor, umplu multe dintre spațiile extracelulare formând pori de gel hidratat de diferite dimensiuni și densități ale sarcinilor electrice, acționând astfel ca selective puncte cheie sau „servere” prin care este reglementat traficul de molecule și celule din interiorul MEC, în funcție de dimensiunea, greutatea și sarcina electrică a acestora.
Acidul hialuronic (hialuronan, hialuronat) reprezintă poate cel mai simplu dintre GAG-uri. Datele experimentale și molecular-biologice confirmă că joacă un rol fundamental la nivelul oaselor și articulațiilor în ceea ce privește rezistența la presiuni considerabile. Umplerea spațiilor din ECM în timpul dezvoltării embrionare : creează spații goale între celulele în care vor migra în etape ulterioare (Albergati, 2004).
Nu toate PG-urile sunt secretate de ECM, unele sunt componente integrale ale membranelor plasmatice (Alberts, 2002).

Matricea extra-celulară poate fi, prin urmare, considerată ca o rețea foarte complexă în care proteinele, PGS și GAG oferă nenumărate funcții, inclusiv cele de susținere structurală și reglare a fiecărui țesut și activitate organică. Homeostazia celulară globală ar trebui considerată ca un complex de mecanisme care pot provoca și dezvolta în interiorul celulei sau în exterior în ECM; în acest din urmă caz, celula poate reprezenta ținta intermediară sau finală. Componentele extracelulare, pe lângă reprezentarea structurilor fizice de sprijin pentru schela celulară, acționează și ca site-uri reale pentru inițierea, dezvoltarea și încetarea proceselor vitale care privesc atât mediul endocelular, cât și organele și sistemele. Ne confruntăm cu o rețea biochimică infinită capabilă să genereze, să moduleze, să varieze și să se propage, chiar și la distanță, milioane și milioane de informații.
Fiecare celulă a corpului interacționează constant cu ECM, atât sub aspectul mecanic, cât și chimic și energetic, cu efecte „dramatice” asupra arhitecturii statice și dinamice a țesuturilor. Potrivit lui P. A. Bacci, matricea interstițială reprezintă cu adevărat mama reacțiilor vitale, locul în care, în primul rând, au loc schimburile dintre materie și energie. Toate țesuturile sunt conectate și integrate funcțional între ele, nu în sisteme închise, ci deschise; între ele au loc schimburi continue, care pot avea loc atât local, cât și sistemic, exploatând mesajele biochimice, biofizice și electromagnetice, adică folosind diferitele forme de energie.
După cum afirmă F. G. Albergati, celula și matricea extracelulară reprezintă două lumi aparent separate, care neapărat pentru întreaga durată a vieții trebuie să interacționeze în fiecare moment pentru a opera într-un mod corect și sinergic. Acest lucru necesită o serie extraordinară de semnale, urmată de o serie la fel de incredibilă de activități molecular-biologice.