Кіріспе
Бұлшықет пен сүйекті байланыстыратын ұлпаның түрі – тендон немесе суыршық. Бұл бұлшықет пен сүйекті байланыстыратын берік, тығыз талшықты дәнекер ұлпа. Ол бұлшықет қысқаруының механикалық күштерін қаңқа жүйесіне жеткізеді және кернеуге төтеп береді. Тендондар, буындар сияқты, коллагеннен тұрады. Айырмашылығы – буындар сүйекті сүйекке, ал тендондар бұлшықетті сүйекке жалғастырады. Ересек адам денесінде шамамен 4000 тендон болады.
A tendon or sinew is a tough band of dense fibrous connective tissue that connects muscle to bone. It sends the mechanical forces of muscle contraction to the skeletal system, while withstanding tension. Tendons, like ligaments, are made of collagen. The difference is that ligaments connect bone to bone, while tendons connect muscle to bone. There are about 4000 tendons in the adult human body
Құрылымы
Тендон тығыз тұрақты дәнекер тінінен тұрады, оның негізгі жасушалық компоненттері – тендон жасушалары (теноциттер) деп аталатын арнайы фибробластар. Тендон жасушалары тендонның жасушадан тыс матрицасын синтездейді, ол тығыз жиналған коллаген талшықтарымен толы. Коллаген талшықтары бір-біріне параллель бағытта жүреді және фасцикулаларға топтастырылады. Әрбір фасцикула жұқа коллаген талшықтары мен серпімді талшықтары бар нәзік бос дәнекер тінінен құралған эндотендиниймен байланыстырылған. Фасцикулалар жиынтығы эпитенонмен байланысты, ол тығыз, қалыпсыз дәнекер тінінің қабығы болып табылады. Бүкіл тендон фасциямен қапталған. Фасция мен тендон тіні арасындағы кеңістік майлы ареолалық тінінен құралған паратенонмен толтырылады. Қалыпты, сау тендон Шарпей талшықтары арқылы сүйекке бекітіледі.
Ультрақұрылым және коллаген синтезі
Коллаген талшықтары макроагрегаттарға бірігеді. Жасушадан секрецияланғаннан кейін, проколлагеннің N және C протеазаларымен кесілген тропоколлаген молекулалары өздігінен ерімейтін фибрилдерге жиналады. Коллаген молекуласының ұзындығы шамамен 300 нм, ені 1–2 нм, ал түзілген фибрилдердің диаметрі 50–500 нм аралығында болуы мүмкін. Желбезшектерде (тендон) фибрилдер одан әрі жиналып, шамамен 10 мм ұзындығы және 50–300 мкм диаметрі бар фасцикулаларды, содан кейін 100–500 мкм диаметрі бар желбезшек талшығын құрайды. Желбезшектегі коллаген протеогликан (әсіресе дәнекер тінінде кездесетін, гликозаминогликан топтарына байланысқан ақуыздық қосылыс) компоненттерімен, оның ішінде декоринмен және желбезшектердің қысылған аймақтарында аггреканмен бірге ұсталады, олар коллаген фибрилдеріне белгілі бір жерлерде байланыса алады. Протеогликандар коллаген фибрилдерімен тоқылып, өзара байланысқан. Олардың гликозаминогликан (GAG) тізбектері фибрилдердің бетімен көптеген өзара әрекеттесулерге ие, бұл протеогликандардың фибрилдердің өзара байланысында құрылымдық маңызды екенін көрсетеді. Желбезшектердің негізгі GAG компоненттері дерматан сульфаты және хондроитин сульфаты болып табылады, олар коллагенмен байланысады және желбезшек дамуы кезінде фибрилдердің құралу процесіне қатысады. Дерматан сульфаты фибрилдер арасындағы байланыстарды қалыптастыруға жауапты деп есептеледі, ал хондроитин сульфаты фибрилдер арасындағы көлемді толтырып, оларды бөлек ұстауға және деформацияға төтеп беруге көмектеседі деп саналады. Декориннің дерматан сульфат тізбектері ерітіндіде жинақталады, бұл қасиет коллаген фибрилдерінің құрастырылуына көмектеседі. Декорин молекулалары коллаген фибриліне байланысқанда, олардың дерматан сульфат тізбектері кеңейіп, фибрилдерді бөліп тұрған декориндегі басқа дерматан сульфат тізбектерімен байланыса алады, осылайша фибрилдер аралық байланыстар пайда болып, ақырында фибрилдердің параллель орналасуына әкеледі.
Теноциттер
Теноциттер коллаген молекулаларын өндіреді, олар ұштан-ұшқа және қабырсынан-қабырсыға бірігіп, коллаген фибрилдерін құрайды. Фибрилдердің шоғырлары ұзынша теноциттердің арасында тығыз орналасқан талшықтарды құрастырады. Бұл – сіңірдегі коллагенмен байланысты жасушалық процестердің үш өлшемді желісі. Жасушалар бір-бірімен аралық байланыстар арқылы қарым-қатынас жасайды, бұл сигнал беру оларға механикалық жүктемені сезінуге және оған жауап беруге мүмкіндік береді. Бұл қарым-қатынас негізінен екі белок арқылы жүзеге асады: жасуша процестері кездесетін жерде және жасуша денелерінде коннексин 43, ал процестер кездесетін жерде ғана коннексин 32 болады. Эндотендон ішіндегі қан тамырлары коллаген талшықтарына параллель жүреді, кейде тармақталған көлденең анастомоздар кездеседі. Ішкі сіңірдің негізгі бөлігінде жүйке талшықтары жоқ деп есептеледі, бірақ эпитенон және паратенонда жүйке ұштары бар, ал Голги сіңір мүшелері сіңір мен бұлшық ет арасындағы миотендиноздық қосылыста орналасқан. Сіңірдің ұзындығы барлық негізгі топтарда және әр адамда әртүрлі болады. Сіңірдің ұзындығы, практикалық тұрғыдан алғанда, бұлшық еттің нақты және потенциалды көлемін анықтайтын шешуші фактор болып табылады. Мысалы, барлық басқа да маңызды биологиялық факторлар тең болған жағдайда, қысқа сіңірлері және ұзын бицепс бұлшық еттері бар ер адам, ұзын сіңірі және қысқа бұлшық еттері бар ер адамға қарағанда бұлшық ет массасына ие болуға көбірек мүмкіндікке ие. Сәтті бодибилдерлердің сіңірлері көбінесе қысқа болады. Керісінше, жүгіру немесе секіру сияқты спорт түрлерінде спортшылардың жоғары жетістіктерге қол жеткізуі үшін Ахилл сіңірі орташадан ұзын, ал иық бұлшық еті қысқа болуы тиімді. Сіңірдің ұзындығы генетикалық бейімділікпен анықталады және ортаға жауап ретінде ұлғаюы немесе қысқаруы дәлелденбеген, бұлшықеттерден айырмашылығы, олар травма, пайдаланудың тепе-теңдігінің бұзылуы және қалпына келтіру мен созудың жетіспеуінен қысқаруы мүмкін. Сонымен қатар, сіңірлер бұлшықеттердің белсенді қозғалатын жерінен оңтайлы қашықтықта болуына мүмкіндік береді, кеңістік шектеулі аймарлардан өтеді, мысалы, карпальді туннель. Энергияны сақтайтын сіңірлер энергияны жоғары тиімділікпен сақтай және қалпына келтіре алады. Мысалы, адам қадамын жасағанда, Ахилл сіңірі білезік буыны дорсифлексияланғанда (табаны жоғары көтерілгенде) созылады. Қадамның соңғы бөлігінде, аяқ табаны плантар флексияланғанда (бармақтарды төмен қарай бұрғанда), сақталған серпімді энергия босатылады. Бұдан әрі, сіңір созылғандықтан, бұлшықет ұзындығында өзгере алмаса да немесе өте аз өзгерер еді, бұлшықетке көбірек күш түсіруге мүмкіндік береді. Сіңірдің механикалық қасиеттері коллаген талшығының диаметріне және бағытына байланысты. Коллаген фибрилдері бір-біріне параллель және тығыз орналасқан, бірақ бірнеше микрометрлік масштабта жазық толқындар немесе иілулер салдарынан толқын тәрізді көрінеді. Сіңірлерде коллаген талшықтарының икемділігі бар, себебі аминқышқыл тізбегіндегі белгілі бір орындарда гидроксипролин мен пролин қалдықтары жоқ, бұл үштік спиральдегі иілулер немесе ішкі бұралулар сияқты басқа конформациялардың пайда болуына мүмкіндік береді және иілулердің дамуына әкеледі. Коллаген фибрилдеріндегі иілулер сіңірлерге икемділік беруге және төмен қысымды қаттылыққа ие болуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, сіңір көп қабатты құрылым болғандықтан, ол көптеген жартылай тәуелсіз фибрилдер мен фасцикулалардан тұрады, сондықтан ол бір таяқша сияқты әрекет етпейді, және бұл қасиет оның икемділігіне де үлес қосады. Сіңірдің протеогликан компоненттері де механикалық қасиеттері үшін маңызды. Коллаген фибрилдері сіңірлерге созылу стрессіне төтеп беруге мүмкіндік берсе, протеогликандар оларға қысылу стрессіне төтеп беруге мүмкіндік береді. Бұл молекулалар өте гидрофильді, яғни олар көп мөлшерде суды сіңіре алады, сондықтан олардың қабыну көрсеткіші жоғары. Олар фибрилдерге ковалентті емес байланыста болғандықтан, фибрилдердің арасындағы көпірлер бұзылып, қайта құрылуы үшін кері байланыста және ажыратылуы мүмкін. Бұл процесс фибрилдің созылуына және кернеу кезінде диаметрінің азаюына мүмкіндік береді. Алайда протеогликандар сіңірдің созылу қасиеттеріне де әсер етуі мүмкін. Сіңірдің құрылымы – бұл иерархиялық деңгейлер сериясы ретінде салынған талшықты композициялық материал. Иерархияның әр деңгейінде коллаген бірліктері коллаген қиылысулары немесе протеогликандар арқылы біріктіріліп, кернеу жүктемесіне өте төзімді құрылымды жасайды. Тек коллаген фибрилдерінің ұзартылуы мен деформациясы, бірдей мөлшердегі стресс кезінде бүкіл сіңірдің ұзартылуы мен деформациясынан әлдеқайда төмен екені көрсетілді, бұл протеогликанға толы матрица да деформацияға ұшырауы және матрицаның жоғары деформация жылдамдықтарында қатаңдануы керек екенін көрсетеді. Бұл коллаген емес матрицаның деформациясы сіңір иерархиясының барлық деңгейлерінде жүреді, және осы матрицаның ұйымдастырылуын және құрылымын өзгерту арқылы әртүрлі сіңірлерге қажетті әртүрлі механикалық қасиеттерге қол жеткізілуі мүмкін. Энергияны сақтайтын сіңірлердің жоғары деформация сипаттамаларын қамтамасыз ету үшін фасцикулалар арасындағы жылжудың маңызды мөлшерін пайдалануы көрсетілді, ал позициялық сіңірлер коллаген талшықтары мен фибрилдер арасындағы жылжуға көбірек сенеді. Алайда, жақында алынған деректер энергияны сақтайтын сіңірлер бұралып немесе спираль тәрізді болып келетін фасцикулаларды да қамтуы мүмкін екенін көрсетеді – бұл аталған сіңірлерде серпімді тәрізді мінез-құлқыны қамтамасыз ету үшін өте пайдалы болар еді.
Механика
Тендондар – вискоэластикалық құрылымдар, яғни олар эластикалық және тұтқыр қасиеттерді көрсетеді. Созылғанда, тендондар әдеттегі «жұмсақ тіндерге» тән мінез-құлықты танытады. Күш-созу, немесе кернеу-деформация қисығы өте төмен серпімділік аймағынан басталады, себебі тендонның иілген құрылымы түзуленіп, коллаген талшықтары бойымен бағытталады, бұл тендон талшықтарындағы теріс Пуассон коэффициентіне нұсқау береді. Жақында жүргізілген in vivo (МРТ арқылы) және ex vivo (қабірден алынған түрлі тендон тіндерін механикалық сынау арқылы) зерттеулер сау тендондардың жоғары анизотропты екенін және олардың ұзындығы бойынша 2%-ға дейін созылғанда (яғни, қалыпты қозғалыс диапазонында) кейбір жазықтықтарда теріс Пуассон коэффициентін (аксетикалық) көрсететінін көрсетті. Бұл «бастапқы» аймақтан кейін құрылым айтарлықтай серпімді болады және бұзыла бастағанға дейін сызықты кернеу-деформация қисығына ие болады. Тендондардың механикалық қасиеттері кең ауқымда өзгереді, себебі олар тендонның функционалдық талаптарына сәйкес келеді. Энергияны жинақтайтын тендондар көбінесе эластикалық, немесе аз серпімді болады, сондықтан олар энергияны оңай жинақтай алады, ал позициялық тендондар сәл көбірек вискоэластикалық және аз эластикалық болады, осылайша қозғалысты дәл басқаруға мүмкіндік береді. Типик энергия жинақтайтын тендон шамамен 12-15% деформацияда және 100-150 МПа аймағындағы кернеуде жұлынады, бірақ кейбір тендондар одан да көп созылады, мысалы, жылқыдағы беткей саусақ бүгілгіші, ол жүгіргенде 20%-дан астам созылады. Позициялық тендондар 6-8% деформация кезінде жұлынуы мүмкін, бірақ 700-1000 МПа аймағындағы модульдерге ие болуы мүмкін. Көптеген зерттеулер тендондардың механикалық жүктемедегі өзгерістерге сүйектер сияқты өсу және қайта құру процестерімен жауап беретінін көрсетті. Атап айтқанда, бір зерттеуде егештерде Ахилл тендонын қолданбау, оның құрамындағы коллаген талшықтарының орташа қалыңдығын азайтатыны анықталды. Адамдарда микрогравитациялық ортада жүргізілген экспериментте, тіпті жаттығулар жасаған кезде де тендондардың серпімділігі айтарлықтай төмендегені байқалды. Бұл әсерлер төсекке байланысқан науқастарды емдеуден бастап, ғарышкерлер үшін тиімді жаттығуларды жобалауға дейін әртүрлі салаларда маңызды.
Емдеу
Бұл сіңірлер матрицалық жаңаруға қабілетсіз және теноциттердің жөндеуге шамасы жетпейді деп есептелді. Алайда, кейіннен адамның өмір бойында сіңірдегі теноциттер матрица құраушыларын белсенді түрде синтездейтіні, ал матрица металлопротеиназалары (ММП) сияқты ферменттер матрицаны ыдыратуға қабілетті екені көрсетілді. Шамамен алты аптадан кейін қайта құру кезеңі басталады. Бұл кезеңнің бірінші бөлігі – консолидация, ол жарақаттан кейін шамамен алты-он аптаға дейін созылады. Осы уақыт ішінде коллаген және ГАГ синтезі төмендейді, сондай-ақ ұлпа талшықты болып, I коллаген өндірісінің артуы нәтижесінде жасушалықтығы да азаяды, фибрилдер механикалық кернеу бағытында реттеледі. Механикалық жүктемелердің немесе жарақаттардың қайталануына жауап ретінде теноциттер цитокиндерді бөліп шығаруы мүмкін, бұл ММП-ның бөлінуіне әкеліп, ЭКМ-нің ыдырауына және қайталамалы жарақаттар мен созылмалы тендинопатияларға ұшыратуы мүмкін. VEGF ангиогенезді күшейтетіні және эндотелиялық жасушалардың көбеюі мен қозғалуын тудыратыны мәлім, сонымен қатар VEGF мРНК коллаген I мРНК-мен бірге сіңір жарақаттары орнында экспрессияланатыны дәлелденген. Сүйек морфогенетикалық ақуыздары (BMP) – бұл сүйек пен шеміршек қалыптасуын, сондай-ақ тіндердің дифференциациясын ынталандыратын TGF β суперотбасының кіші тобы, ал BMP 12 сіңір тінінің қалыптасуы мен дифференциациясына әсер ететіні және фиброгенезді күшейтетіні анықталды.
Қызметтің сауығуға әсері
Жануарлар моделінде, суырдың зақымдануы мен жазылуына механикалық кернеудің, яғни белсенділік деңгейінің әсерін зерттеу үшін кең ауқымды зерттеулер жүргізілді. Созу алғашқы қабыну кезеңінде жазылу процесін бұзуы мүмкін болса да, жедел жарақаттан шамамен бір аптадан кейін суырдың бақыланған қозғалысы теноциттердің коллаген синтезін ынталандыруға көмектеседі, бұл жазылған суырдың тартылу күшіне және диаметріне, сондай-ақ иммобилизацияланған суырларға қарағанда жабысулардың азаюына әкеледі. Созылмалы суыр жарақаттарында механикалық жүктеме фибробластардың көбеюін, коллаген синтезін және коллагеннің қайта бағытталуын да ынталандырады, бұл жазылу мен қайта құру процесін жақсартады. Орнитохидтік динозаврларда суырдың бөліктері сүйекке айналуы мүмкін. Бұл процесте остеоциттер суырға еніп, сезамоидтық сүйектердегідей сүйекті түзеді, мысалы, тізеқап сүйегі. Құстарда суырдың сүйектесуі негізінен артқы аяқтарда жүреді, ал орнитохидтік динозаврларда сүйекті осьтік бұлшық еттердің суырлары құйрықтағы жүйке және гемальді тіректер бойымен торлы құрылымды құрайды, бұл, болжам бойынша, қолдау үшін қажет.