자연스러운 자세로서의 척추측만증 - 특발성 척추측만증: 기존 개념과 새로운 개념, 임상 사례

Giovanni Chetta 박사 편집

생화학에서 생체역학으로

인간의 생체 역학에 대한 충분한 지식 없이 척추 측만(및 자세) 문제를 적어도 부분적으로는 이해할 수 없으며, 생화학, 물리학 및 수학을 거치지 않고는 생체 역학을 이해할 수 없습니다.

세포외 기질(MEC)

오늘날 우리가 아는 것이 거의 없지만 ECM(세포외 기질)에 대한 설명은 건강에서 척추와 자세의 변화의 중요성을 더 잘 이해하는 데 필수적입니다.
모든 다세포 생물과 마찬가지로 모든 세포는 중요한 기능을 수행하고 생존하기 위해 환경을 "느끼고" 상호 작용해야 합니다. 다세포 유기체에서 세포는 인간 공동체에서처럼 다양한 행동을 조정해야 합니다.

사실, 다세포 유기체에서 세포는 수백 개의 세포외 분자(단백질, 펩타이드, 아미노산, 뉴클레오티드, 스테로이드, 지방산 유도체, 용액 내의 가스 등)를 사용하여 가깝거나 멀리 있는 메시지를 지속적으로 보냅니다. 따라서 모든 다세포 유기체에서 각 세포는 내부와 외부에 존재하는 수백 개의 서로 다른 신호 분자에 노출되어 표면에 결합되어 있고 ECM에 결합되어 있거나 자유로이 있습니다. 세포는 표면인 원형질막을 통해 매우 복잡한 외부 환경과 수많은 특수 영역(각 세포에 대해 수십에서 100,000개 이상)을 통해 접촉합니다. 다양한 막 수용체는 내부와 ECM 모두에서 오는 많은 신호에 민감하며 신호 분자(예: 신경 전달 물질)를 인식하고 결합하여 세포 내부의 특정 반응(분비, 세포 분열, 면역 반응 등)을 유발할 수 있습니다. (제니스, 1989).

ECM은 일반적으로 몇 가지 큰 종류의 생체 분자로 구성되는 것으로 설명됩니다.

구조 단백질(콜라겐 및 엘라스틴)
특수 단백질(피브릴린, 피브로넥틴, 라미닌 등)
프로테오글리칸(아그레칸, 신데칸) 및 글루사미노글리칸(히알루로난, 콘드로이틴 설페이트, 헤파란 설페이트 등)

구조 단백질 중에서 나는 콜라겐 동물계에서 가장 대표적인 당단백질 계열을 형성합니다. 그것들은 ECM에 가장 많이 존재하는 단백질(가장 중요한 것은 아님)이며 적절한 결합 조직(연골, 뼈, 근막, 힘줄, 인대)의 기본 구성요소입니다.
콜라겐은 대부분 섬유아세포에 의해 합성되지만 상피세포도 합성할 수 있습니다.
콜라겐 섬유는 세포의 생명에 기본적인 생물학적 연속체를 구성하는 ECM의 다른 분자의 엄청난 양과 지속적으로 상호 작용합니다.피브릴의 관련 콜라겐은 거의 인장력에 저항할 수 있는 구조의 형성 및 유지에 지배적인 역할을 합니다. inelastic Collagen은 기계적 부하의 작용으로 생성되고 재대사되며 점탄성 특성은 사람의 자세에 큰 영향을 미칩니다.
PG/GAG 코팅(프로테오글리칸/글루코사미노글리칸) 덕분에 콜라겐 섬유는 바이오센서 및 생체전도 특성을 보유합니다. 구조적 변형을 생성할 수 있는 모든 기계적 힘은 분자간 결합에 응력을 가하여 약간의 전기 플럭스, 즉 압전 전류를 생성한다는 사실을 알고 있습니다(Athenstaedt, 1969). 따라서 3차원 및 유비쿼터스 콜라겐 네트워크는 또한 구심성 방향(ECM에서 세포로) 또는 그 반대 방향으로 콜라겐 원섬유와 세포 사이의 상대적인 배열에 기초하여 3차원 공간에서 생체 전기 신호를 전도하는 독특한 특성을 가지고 있습니다. 반대로 원심성.
이 모든 것은 실시간 MEC-세포 통신 시스템을 나타내며 이러한 전자기 생체 신호는 예를 들어 "뼈 파골 세포는" "압전 전하를 띤 뼈"를 소화할 수 없는 것과 같이 중요한 생화학적 변화를 유발할 수 있습니다(Oschman, 2000).
마지막으로, 세포는 당연히 특정 소포에 프로토콜라겐(콜라겐의 생물학적 전구체)의 독점적인 저장을 통해 반드시 배출되어야 하는 상당한 에너지 소비(약 70%) 물질을 지속적으로 생산한다는 점을 강조해야 합니다. 알베르가티, 2004).

대부분의 척추동물 조직은 힘과 탄력이라는 두 가지 중요한 특성이 동시에 존재해야 합니다. 실제 네트워크 탄성 섬유, 이 조직의 ECM 내부에 위치하여 강한 견인 후 초기 상태로 돌아갈 수 있습니다.탄성 섬유는 장기 또는 그 일부의 확장성을 5배 이상 증가시킬 수 있습니다. 긴 비탄성 콜라겐 섬유가 탄성 섬유 사이에 산재되어 "조직의 견인에 의한 과도한 변형"을 제한하는 정확한 역할을 합니다. 대동맥 총 건조 중량의 50% 이상을 구성) 인대, 폐 및 피부 평활근 세포와 섬유아세포는 전구체인 트로프엘라스틴의 주요 생산자입니다.

ECM에는 일반적으로 다른 ECM 분자 및 세포 표면 수용체에 대한 특이적 결합 부위가 있는 특수화된 비콜라겐 단백질이 많이 포함되어 있지만 아직 잘 정의되어 있지 않습니다. 이러한 방식으로 이 단백질의 모든 단일 구성 요소는 유사 분자와 다른 분자 사이의 접촉 "증폭기"로 작용하여 수백만 개의 생화학적 정보를 생성, 조절, 변화 및 전파할 수 있는 무한한 생화학적 네트워크를 생성합니다. (그리고 에너지).
중요한 "세포외 기질의 특수 단백질은 피브로넥틴, 모든 척추동물에서 발견되는 고분자량 당단백질. 피브로넥틴은 세포 성장, 세포간 접착 및 ECM을 통해 다양한 방식으로 세포 이동에 영향을 미칠 수 있는 것으로 보입니다(세포는 하루에 최대 5cm 이동할 수 있음 - Albergati, 2004). 가장 잘 알려진 동형 III형은 인테그린에 결합합니다. . 후자는 기계적 수용체로 작용하는 막횡단 단백질 계열입니다. 이들은 세포 내부의 ECM에서 기계적 견인 및 밀기를 선택적으로 조절 가능한 방식으로 변환하여 세포질에서 세포골격과 관련된 일련의 반응을 유도합니다. 세포 접착, 성장 및 이동을 조절하는 다른 단백질(Hynes, 2002).

글루코사미노글리칸(GAGS) 및 프로테오글리칸(PG)은 결합 조직 내에 정의된 고도로 수화된 겔 유사 물질을 형성하며, 그 안에 원섬유 단백질이 수용되고 결합되어 있습니다. 이 형태의 다당류 겔은 한편으로는 ECM이 상당한 압축력에 저항할 수 있도록 하고 다른 한편으로는 혈액과 조직 사이에서 영양분, 대사 산물 및 호르몬의 신속하고 일정하며 선택적인 확산을 허용할 수 있습니다.
글루코사미노글리칸의 다당류 사슬은 부피가 너무 단단하여 폴리펩티드 사슬의 전형적인 조밀한 구형 구조 내부에서 접힐 수 없을 뿐만 아니라 친수성이 높습니다. 이러한 이유로(아마도 우리에게 알려지지 않은 다른 사람들에게도) GAG는 극단적인 형태를 취하는 경향이 있습니다. 질량에 비해 큰 부피를 차지하므로 낮은 농도에서도 상당한 양의 겔을 형성합니다. 많은 양의 음전하(GAG는 가장 많은 음이온 세포를 나타내며 일반적으로 황산화되고 동물 세포에서 생성됨)는 수많은 양이온을 끌어들입니다. 이들 중에서 주된 역할은 Na +가 전체 삼투압 용량을 제공하고 ECM에 엄청난 양의 물을 가두는 것입니다. 이러한 방식으로 ECM이 중요한 압축력에도 저항할 수 있도록 하는 팽창(팽창)이 생성됩니다(예를 들어, 엉덩이 연골은 생리학적 조건에서 수백 기압의 압력에 완벽하게 저항할 수 있음).
결합 조직 내부에서 GAG는 전체 무게의 10-12% 미만을 차지하지만, 그 특성 덕분에 세포외 공간의 많은 부분을 채우고 전하의 다양한 크기와 밀도의 수화된 겔의 기공을 형성하여 선택적으로 작용합니다. MEC 내부의 분자와 세포의 트래픽이 크기, 무게 및 전하를 기반으로 규제되는 핵심 지점 또는 "서버"입니다.
Hyaluronic acid(hyaluronan, hyaluronate)는 아마도 가장 단순한 GAGs일 것입니다. 실험 및 분자 생물학적 데이터에 따르면 상당한 압력에 대한 저항과 관련하여 뼈와 관절 수준에서 기본적인 역할을 한다는 것이 확인되었습니다. 배아 발달 중 ECM의 공간 채우기 : 나중 단계에서 세포가 이동할 세포 사이에 빈 공간을 만듭니다(Albergati, 2004).
모든 PG가 ECM에 의해 분비되는 것은 아니며 일부는 원형질막의 필수 구성요소입니다(Alberts, 2002).

따라서 Extra-Cellular Matrix는 단백질, PGS 및 GAG가 모든 조직 및 유기 활성의 구조적 지지 및 조절 기능을 포함하여 수많은 기능을 제공하는 매우 복잡한 네트워크로 간주될 수 있습니다. 전체 세포 항상성은 ECM에서 세포 내부 또는 외부에서 발생하고 발전할 수 있는 메커니즘의 복합체로 간주되어야 합니다. 후자의 경우 세포는 중간 또는 최종 표적을 나타낼 수 있습니다. 세포 외 구성 요소는 세포 지지체에 대한 물리적 지지 구조를 나타내는 것 외에도 세포 내 환경과 기관 및 시스템 모두에 관한 중요한 과정의 시작, 개발 및 종료를 위한 실제 사이트 역할을 합니다. 우리는 수백만, 수백만 개의 정보를 생성하고, 변조하고, 변화시키고, 전파할 수 있는 무한한 생화학적 네트워크에 직면해 있습니다.
신체의 각 세포는 조직의 정적 및 동적 구조에 대한 "극적인" 효과와 함께 기계적, 화학적 및 에너지적 측면 모두에서 ECM과 지속적으로 상호 작용합니다. P. A. Bacci에 따르면, 간질 매트릭스는 무엇보다도 물질과 에너지 사이의 교환이 일어나는 곳인 생명 반응의 어머니를 진정으로 나타냅니다. 모든 조직은 폐쇄형이 아니라 개방형 시스템에서 서로 연결되고 기능적으로 통합됩니다. 생화학적, 생물물리학적 및 전자기적 메시지, 즉 다양한 형태의 에너지를 사용하여 국부적으로 그리고 체계적으로 발생할 수 있는 지속적인 교환이 그들 사이에서 발생합니다.
F.G로수용된 세포와 세포외 기질은 정확하고 상승적인 방식으로 작동하기 위해 평생 동안 필연적으로 상호 작용해야 하는 두 개의 명백하게 분리된 세계를 나타냅니다. 이를 위해서는 엄청난 일련의 신호가 필요하며, 그 뒤에도 마찬가지로 놀라운 일련의 분자생물학적 활동이 필요합니다.