Свързани термини:

  • Магнитен резонанс
  • Лезия
  • Семейна история
  • Метилиране
  • Остеоцити
  • Последователност на Sanger

Изтеглете като PDF

За тази страница

Клетки, участващи в механична трансдукция, включително MSC

Памела Кабахуг-Цукерман,. Alesha B. Castillo, в Референтен модул по биомедицински науки, 2019

Механични сигнали по време на рутинни физически дейности

120 kDa) изискват индуциран от натоварване поток от течности, за да инфилтрират лакуно-каналикулярното пространство (Ciani et al., 2005) и предполагат, че свързаните с възрастта и заболяването промени в морфологията на каналикуларната мрежа биха променили потока и щамовете, изпитвани от остеоцитите. Тази концепция се подкрепя от скорошна изчислителна работа, показваща, че остеоцитите изпитват период на по-високи максимални щамове след краткосрочен дефицит на естроген (Verbruggen et al., 2015), вероятно в резултат на промени в лакуна-каналикуларната микроархитектура. В обобщение, глобалните щамове, постигнати по време на рутинни физически дейности, са ефективни за поддържане и изграждане на костите, за да отговорят на механичните изисквания, а промените в костната микроархитектура се предават на остеоцитите, а по-късно и на ефекторните клетки (остеобласти и остеокласти) чрез модулация на локалния матричен щам и напрежение на срязване на потока на течността.

Кости и стави

Биомеханика

Физическите сили, действащи върху скелета, представляват основно външно влияние върху развитието през ембрионалния и постнаталния период. Промените във физическите сили, действащи върху костите, причиняват костни деформации и скелетни заболявания. Дебелината на хрущяла в зряла става също е резултат от локалната стрес среда, създадена от физическа активност. Това, че биомеханиката може да повлияе на костната архитектура, беше оценено преди началото на века, когато беше посочено като такова в Закона на Волф: костта реагира на приложена сила (стрес) чрез архитектурна деформация, а костната деформация е мярка за тази деформация.

Костта може да претърпи деформация, защото колагенът в костите придава якост на опън, докато минералните кристали хидрокси-апатит придават якост на натиск. Стресът обаче може да доведе до достатъчно напрежение за счупване на костта или да бъде достатъчно, за да предизвика вторични промени в костния растеж, моделиране или ремоделиране. Напрежението при огъване с достатъчна величина ще доведе до огъване на костта, като деформация на натиск се развива по вдлъбнатата повърхност и деформация на опън по изпъкналата повърхност.

При растящото животно механичната сила може да доведе до надлъжен растеж на костите, за да увеличи размера на костта и да причини моделиране да влияе както върху размера, така и върху формата на костта. От друга страна, ефектите от биомеханично индуциран щам върху ремоделирането не служат за значително увеличаване на костната маса при възрастен, но служат за контролиране на нетните загуби в съществуващата трабекуларна и ендокортикална кост.

Увеличаването на енергичните упражнения депресира набирането на нови ремоделиращи единици, но нарастващата механична употреба прави промяната в костите на основна многоклетъчна единица по-малко отрицателна, дори положителна на определени места. Острата отказ от употреба потиска образуването на нови ремоделиращи места, които водят до ремоделиране-зависима костна загуба. В контекста на лекарственото действие и токсичността е важно предположението, че механичната употреба може да медиира ефектите на циркулиращите агенти, генетиката, лекарствата и болестите върху костите (и обратно).

Скелетният фенотип на мъжкия спортист

Ан Е. Малоуни, Клифорд Дж. Росен, в Остеопороза при мъжете (Второ издание), 2010

Принципи на зареждане

Терминология

Основните детерминанти на натоварването се характеризират с вида на товара, неговата величина, броя на циклите на натоварване и деформацията. Последното е мярка за костна деформация в отговор на стрес и се изчислява чрез разделяне на промяната в дължината на костта на първоначалната дължина. Стресът е приложената сила, изразена на единица площ и изчислена чрез разделяне на натоварването върху костта на нейната площ на напречното сечение. „Скорост на деформация“ описва времето, през което деформацията се развива след прилагане на товара и е сравнима с удара. Съществува криволинейна връзка с мащабируемия отговор на натоварването [4]. Натоварването на скелета се усеща от поредица от механорецептори, вероятно в остеоцита, въпреки че точният механизъм е неизвестен. Предишна работа показа, че натоварването с ниска интензивност допринася повече за растежа на костите, отколкото числото на цикъла [5] .

Физиология на скелета: отговори на упражнения и тренировки

Алън Е. Гушипши, Роджър К.В. Смит, в Физиология на упражненията за коне, 2008

Динамично подобие на деформация

Чрез прилагане на тензодатчици към живия скелет на различни видове, от риби през влечуги, птици и бозайници, включително коня и човека, нивото на костна деформация по време на пиковата физиологична активност е доказано изключително сходно. 32 По този начин беше хипотезирано, че костта е еволюирала в тази широка гама от видове, за да се оптимизира до прагово ниво на деформация, независимо от хистологичната структура. Предложена е проста верига за обратна връзка с контролирана деформация. Ако увеличаването на натоварването доведе до повишено напрежение над праговата стойност, това задейства популациите на костните клетки да синтезират костната матрица, за да увеличат масата на костта и по този начин новите условия на натоварване да намалят повишените нива на деформация обратно до праговите стойности . В случай на намаляване на натоварването и последващо ниво на деформация, костните клетки ще реагират чрез активиране на нетна костна резорбция и намаляване на костната маса.

Програми за упражнения за пациенти с остеопороза

Дитер Фелзенберг, Мартин Рунге, „Остеопороза при мъжете“ (второ издание), 2010 г.

Ролята на физиката, анатомията и физиологията за проектиране и оценка на упражненията

преглед

Фигура 52.1. Скачането с един крак, без да се докосва земята с петата, води до сила на земна реакция от около три пъти повече от телесното тегло, която се прилага в предната част на крака. Противодействайки на инерцията, като действат на 1: 3 по-къс лост, плантарните флексори трябва да генерират сила, равна на деветкратно телесно тегло. Изчислявайки общата сила, с която е натоварен долният крак, трябва да се добави сила от тройно телесно тегло, което води до 12-кратно телесно тегло. Графика и изчисление от H. Schiessl.

В медицинските статии често се използват количествено или дори количествено измерими термини, за да се опишат упражнения, като „висока интензивност“, „лека“, „умерена“, „енергична“, „ненатоварваща“, „носеща тегло“, „бързо ходене“ и т.н., така че описанието на физическата активност често не е достатъчно точно, за да се оцени лоста, сковаността и натоварването на сила на прилаганите упражнения.

По отношение на въздействието на силовото натоварване е необходим друг параметър: скорост на развитие на силата. Позовавайки се на някои констатации, има значение колко бързо се зареждат костите. Все още не разбираме добре как костите пренасят деформациите като сигнал на клетъчно ниво и не знаем кой параметър на дадено движение е най-добрият стимул за формирането на костите. Но без точна количествена оценка на приложените сили, ние никога няма да намерим отговора. Скоростта на развитие на силата описва стръмността на кривата сила-време (Фигура 52.2), което води до изскачане от кинетичната енергия и скованост. При скачане с един крак на предната част на крака, пикът на силата на тройното телесно тегло (BW) се достига след около 150 ms, което съответства на скоростта на развитие на силата от около 20 BW/s. Изключително интересно проучване показа, че въздействието върху упражненията върху костите зависи от движенията с по-високо ниво на ускорение и забавяне, което води до по-висока степен на развитие на сила при натоварване [12] .

Фигура 52.2. Механография на еднокрачните скокове (Леонардо механография, Novotec Medical Pforzheim, Германия). Мъж, на 57 години, генериращ земна реакционна сила от 3,17 пъти телесно тегло.

Човешкото движение е сложен процес, при който мускулната сила е само един фактор. Джоунс и Раунд съобщават за забележителен пример [13]. При повечето хора недоминиращата ръка има около 10% по-малка сила, ако се измерва изометрично чрез ръкохватка. Хвърлянето на топката възможно най-далеч с доминираща и недоминираща ръка разкрива далеч по-голяма разлика. Невромускулните програми, които са необходими за генериране на висока мощност по време на хвърляне (Power times time = енергия!), Не са достъпни за недоминиращата ръка, въпреки почти еднаква изометрична сила. За да напомня на читателя: предотвратяването на падането изисква бързи мускулни реакции. За да се опише движението, силата трябва да се комбинира със скоростта, изразена като „сила по скорост = мощност“ и освен това трябва да се вземе предвид координацията. Когато се обсъжда координацията, съответно постуралният контрол, трябва да се има предвид двигателното обучение.

Класическо проучване на Ръдърфорд и колегите му демонстрира, че променливата „сила“ е много ограничен параметър на резултата [7]. Седемнадесет млади здрави доброволци са участвали в силови тренировки, което е довело до увеличаване на 160–200% от тежестите, които могат да бъдат вдигнати. Увеличението на максималната изометрична сила е само 3–20% и не може да се открие значителна промяна в изходната мощност. Тези констатации подчертават важността на спецификата на задачата и подходящите параметри на резултата. Като последователна констатация най-големите ефекти са открити чрез измерване на самото упражнение за тренировка. Много данни показват, че нервно-мускулната адаптация е силно специфична за мускулната група, големината на силата и мощта, скоростта и други начини на тренировка [13]. Предвид факта, че големите двигателни единици, които съдържат влакна с бързо потрепване (тип IIa и IIx), са много по-силни и по-бързи от тези с бавно потрепване от тип I, упражненията за укрепване на костите и предотвратяване на падания трябва да са насочени към тези бързи мускулни компоненти. Известно е, че тези влакна се набират по време на мускулно действие на повече от 70% от максимума на 1 повторение [13, 14] .

Токсикологична патология на системите

Биомеханика

Физическите сили, действащи върху скелета, представляват основно външно влияние върху развитието и поддържането на костите през постнаталния период. Промените във физическите сили, действащи върху костната тъкан, водят до физиологични адаптации, деформация на костите или скелетни заболявания. Дебелината на хрущяла в зряла става също се влияе от локалния стрес и средата, създадена от физическа активност.

Това, че биомеханиката може да повлияе на костната архитектура, беше оценено преди началото на 20-ти век, когато беше признато, че костта реагира на приложена сила (стрес), претърпявайки архитектурна деформация (Законът на Волф) и че костното натоварване е подходяща мярка за еластичността свойства, които позволяват деформация. Костта може да се деформира, защото колагенът в нея придава якост на опън. За разлика от тях, минералните кристали на хидроксиапатита в колагеновата матрица придават якост на натиск. В рамките на костната матрица се смята, че остеоцитите действат отчасти като мрежа от механични сензорни клетки, където тактилните сигнали се откриват през потока на течността в каналите, който измества позициите на ресничките върху остеоцитите (Фигура 63.1).

Фармакологията и терапевтичните аспекти на колхицин

3 Болест на Paget’s

Тази доброкачествена патология се причинява от анархично костно преустройство при грубо изкривяване на физиологичните механизми на костна резорбция и формиране. Това преустройство води до дезорганизация на костната структура и се характеризира с болка и костни деформации. Понастоящем калцитонините и дифосфонатите се предписват като терапия от първа линия: те са ефективни, но трябва да се вземат определени предпазни мерки за тяхната употреба и те да предизвикат нежелани странични ефекти.

Въпреки че са трудни за сравнение, тези открития изглеждат еквивалентни на тези, получени с динатриев етидронат (т.е. клинично подобрение за 60% и нормализиране на хидроксипролинурия за 68% и алкални фосфатази за 45% от 109 изследвани пациенти) (352) или калцитонини (т.е. клинично подобрение за 80%, намаляване на хидроксипролинурията за 50%) (353) .

Техники за миофасциално освобождаване и масаж на съединителната тъкан

Масаж на съединителната тъкан

Германският физиотерапевт Елизабет Дике основава масаж на съединителната тъкан („Bindegewebsmassage”) през 1929 г. (Ylinen & Cash 1993). Посочено е, че манипулирането на кожата и подкожните тъкани може да има благоприятни ефекти върху тъканите, отдалечени от действителната зона на лечение. Смята се, че ефектите се медиират от нервни рефлекси, причиняващи увеличен приток на кръв към засегнатите региони заедно с инхибиране на болката (Goats & Keir 1991).

Процедурите за масаж на съединителната тъкан се фокусират върху специфични области на тялото, разпределени по сегментен ред към вътрешните органи и системи на гръбначния мозък, ставите и мускулите. Като форма, масажът на съединителната тъкан се счита за важен елемент от физиотерапията (Michalsen & Bühring 1993), особено в европейски страни като Германия.

Изследвания, включващи провеждането на поредица от 15 процедури за масаж на съединителната тъкан в продължение на 10-седмичен период на лечение на лица с фибромиалгия, показват постепенно облекчаване на болката от 37%, намаляване на депресията, намалена употреба на аналгетици и общоприето подобрение в качеството на живот (Brattberg 1999).

Меките тъкани могат да представят осезаеми рефлексивни промени като (Chaitow 2003):

компресирани участъци от тъкан

изтеглени ленти от тъкан

повишени участъци от тъкани, които могат да бъдат тълкувани погрешно като локализиран оток

мускулна хипертрофия или хипотрофия/атрофия

костна деформация на гръбначния стълб.

Техника на лечение

Масажът на съединителната тъкан обикновено се провежда чрез издърпване и разтягане на части от кожата с радиалната страна на дългия пръст, фиксиран от 4-ти и 5-ти пръст (фиг. 10.33). Ударите са или кратки, или дълги, като по-късите удари представят малко по-интензивно усещане за разтягане. Омекотител не се използва, за да се гарантира засилен ефект в кожната и подкожната тъкан. Доказано е, че освобождаването на зони с ограничено движение на кожата предизвиква стимулиращи ефекти върху кръвоносната система на тялото.

Позицията за лечение обикновено е седнала, за да се възползва от гравитационните ефекти, поставени върху меките тъкани по време на ударите. Количеството на натиска и ъгъла на лекуващата ръка се регулират, за да се оптимизира „захващането“ в тъканта. Процедурите за масаж на съединителната тъкан обикновено започват в лумбалната област и постепенно се преместват превъзходно по схемите на лечение (Фиг. 10.34–10.36). Счита се, че една зона е завършена, когато се освободи ограничението на меките тъкани.

Може ли светлината да осигури добавка на витамин D при муковисцидоза?

Димитри Деклерк, Еди Робберехт, в Диета и упражнения при муковисцидоза, 2015

15.2 Недостиг на витамин D при CF

Изследвания от популации без CF показват, че дефицитът на витамин D в ранна детска възраст може да се прояви като симптоматична хипокалциемия с тетания, гърчове или миопатия или като забавено затваряне на предната фонтанела. При децата дефицитът на витамин D може да доведе и до редица костни деформации като рахит [7]. При възрастни дефицитът на витамин D може да причини вторичен хиперпаратиреоидизъм, което може да доведе до остеомалация, при което лесно могат да възникнат фрактури и да се лекуват зле [8]. Освен скелетните ефекти на витамин D, проучванията предполагат връзка между серумния 25-хидрокси (25 (OH)) витамин D и сърдечно-съдовата система, имунната система и метаболизма на глюкозата [9–14] .

Недостигът на витамин D е често срещано и добре описано явление при педиатричните и възрастните популации с МВ [1,15–18]. За разлика от популацията без CF, представянето на дефицит на витамин D в популацията на CF изглежда по-фино. Няколко проучвания на популации на CF показват високи нива на паратиреоиден хормон (PTH) и дефекти в костната минерализация и формирането на костите [19,20]. Недостигът на витамин D е изследван главно във връзка с костно заболяване, свързано с CF, но пълното въздействие на дефицита на витамин D върху екстраскелетните ефекти предстои да бъде определено [16] .

Ниските серумни концентрации на витамин D 25 (OH) в CF изглеждат многофакторни и присъщи на патофизиологията. Витамин D в серум 25 (OH) е най-добрият биохимичен маркер на състоянието на витамин D, представляващ не само фотопроизводството и приемането през устата на витамин D, но и представа за витамин D, съхраняван и метаболизиран в тялото [21] .

През последните 10 години предотвратяването на дефицит на витамин D чрез ежедневна перорална добавка стана предмет на спорове между американската и европейската CF общности, което доведе до объркващи противоречия относно оптималните концентрации на витамин D и добавките за добавки. Основно въпросът за дебатите е долният праг. Въз основа на наличните педиатрични данни Европейската работна група за здравето на костите на CF [20] препоръчва 20 ng/mL (50 nmol/L). За разлика от това, консенсусът за здравето на костите на CF в Северна Америка обръща повече внимание на ползите за извънскелетното здраве като подобрена имунна функция и защитни свойства срещу развитието на диабет, рак и сърдечно-съдови заболявания [25], които се приписват на серумните концентрации на витамин D над 30 ng/mL (75 nmol/L), които те приемат като минимална концентрация, която трябва да се постигне [26]. Към този момент обаче няма налични доказателства, които да доказват, че това ниво е благоприятно за КМП, биохимични маркери на костния метаболизъм или предотвратяване на фрактури при хора с МВ.