Сравнение влияния статических и динамических нагрузок

Исследования суставного хряща in vivo показывают, что статическая иммобилизация, пониженная нагрузка....




Исследования суставного хряща in vivo показывают, что статическая
иммобилизация, пониженная нагрузка или статическое сжатие сустава
приводят к появлению участков повышенной фиксированной плотности
заряда, повышению концентрации положительных контрионов и
осмотического давления. Это интибирует синтез и обработку
протеогликанов (Gray и др., 1988; J.P.G.Urban, Bayliss, 1989), а также
нарушает питание хряща. С другой стороны, динамическое сжатие
приводит к увеличению гидростатического давления, потока жидкости,
потенциалов течения и изменению формы клетки, что может
стимулировать биосинтез (A.Hall, Urban, Gehl, 1991; Y.-J.Kim и др.,
1994). Таким образом, цикличная нагрузка и разгрузка способствуют
сохранению здоровья хряща. Вместе с тем, при чрезмерной нагрузке
повышается поток жидкости, напряжение и его интенсивность. Высокие
уровни напряжения или его интенсивность могут привести к повреждению
матрикса, отечности тканей н усилению диффузии в хряще (San и др.,
1991), что ведет к хроническому повреждению хряща.
Влияние процесса старения на коллаген. Коллаген по мере своего
старения претерпевает определенные физические и биохимические
изменения. В конечном итоге они отражают снижение минимальной
степени растяжимости, которая имела место, и увеличение ригидности.
Так, например, процесс старения приводит к увеличению диаметра
коллагеновых волокон в различных тканях. Кроме того, с течением
времени усиливается процесс кристаллизации фибрилл. Увеличение
степени кристаллизации или ориентации еще больше укрепляет
межмолекулярные связи и повышает резистентность к дальнейшей
деформации. Более того, предполагают, что процесс старения связан с
увеличением числа внутри- и межмолекулярных поперечных соединений.
Эти дополнительные поперечные соединения явно ограничивают
способность скольжения коллагеновых молекул относительно друг
друга. Важная роль в процессе старения принадлежит дегидратации. Так, с
возрастом снижается количество воды, связанной с соединительными
тканями, такими, как сухожилие. По некоторым приблизительно 80-85 %,

то у взрослых этот показатель снижается до 70%..
Ультраструктурная основа и физиологический предел удлинения
коллагена. В отличие от саркомера, волокно коллагена является
сравнительно нерастяжимым. Волокно коллагена настолько неэластично,
что оно даже не растягивается при воздействии нанего массы, в 10 000 раз
превышающей его собственную (Vevzar, ] 963). Исследования показывают,
что микроскопические волокна можно растянуть примерно на 10 % их
исходной длины, прежде чем они порвутся. На молекулярном уровне степень
растяжения кол-лагеновых фибрилл составляет около 3 % (Ramachandran,
1967). Электронно-микроскопическое исследование показывает, что при
удлинении коллагена в нем происходит постепенное изменение
внутрифибриллярной периодичности и латеральных измерений. В одном из
ранних исследований (Cowan, McGavin, North, 1955) было установлено, что
растяжение приводит к повторяющемуся увеличению осевого интервала с
0,286 до 0,310 нм и больше.
Считают, что подобное растяжение первоначально осуществляется в
результате распрямления волокон и последующего постепенного
скольжения их относительно друг друга. В результате увеличивается
степень кристаллизации или ориентации, что, в свою очередь, усиливает
межмолекулярную связь и повышает резистентность к дальнейшему
удлинению. Кроме того, возрастает взаимопереплетение соседних
молекул. Это приводит к увеличению силы интерцепочек, что
обеспечивает повышенное сопротивление силам деформации. Дальнейшее
растягивание приводит к превышению межмолекулярных связей и разрыву
ткани (Laban, 1962; L.Weiss, Greep, 1983).