Начну с фундамента официальной физической реабилитации на основе медицинских (ортодоксальных) представлений о боли в спине.
Международное название специалистов по физической реабилитации – «Физический терапевт». Не путать с врачебной специальностью «Врач физиотерапевт». С целью избежать путаницы я буду использовать термины «физическая реабилитация» и «специалист по физической реабилитации». «Реабилитологи» после 3-х месячных платных курсов не имеют никакого отношения к специалистам по физической реабилитации. Просто схожее название, вводящее людей в заблуждение.
Физическая реабилитация является частью механотерапии как производной от механобиологии. В основе механотерапии лежит использование механотрансдукции.
Механотрансдукция – это процесс преобразования механических стимулов в клеточный и молекулярный ответ. Другими словами – это механизм, с помощью которого механочувствительные клетки организма реагируют на нагрузку и преобразуют механические стимулы в биохимические клеточные реакции. Поэтому с помощью реабилитационных вмешательств (механических сигналов) через активацию определенных клеточных сигнальных путей возможно напрямую влиять на активацию генов, соответственно на пролиферацию (деление), дифференцировку, жизненный цикл и функционирование клеток.
Механотерапия – это «любое вмешательство, которое использует механические силы с целью изменения молекулярных путей и индукции клеточного ответа, усиливающего рост, моделирование, ремоделирование или восстановление тканей» [определение W.R. Thompson и соавт., 2016].
Почти все клетки организма так или иначе отвечают на механический стимул/стресс. Было идентифицировано множество типов клеток, способных воспринимать механические раздражители и реагировать на них: остеоциты, хондроциты, миобласты, фибробласты, кератиноциты и, что критически важно, – мезенхимальные стволовые клетки. Для реабилитации это имеет первостепенное значение, поскольку после травмы именно адекватная физическая нагрузка будет определять, как будет протекать пролиферация (деление/размножение) клеток и их дифференцировка (или/или/или). В зависимости от силы и длительности стимула будет зависеть, пойдет ли дифференцировка клеток по пути нейрогенеза, адипогенеза, хондрогенеза, миогенеза, фиброгенеза или остеогенеза. При неправильном лечении и реабилитации вместо мышечной ткани часто образуется жировая и фиброзная, вместо костной – хрящевая. Соответственно, с дальнейшим снижением функциональных возможностей поврежденного органа.
К механическим стимулам относятся: растяжение, сжатие, сдвиг, торсия (скручивание), гидростатическое давление, вибрация и движение жидкости параллельно клеточной мембране.
Для «считывания» сигналов в липидных слоях клеточных мембран располагаются различные типы механочувствительных рецепторов: ионные каналы, активируемые растяжением; интегрины; рецепторы факторов роста и рецепторы, связанные с G-белком.
Ионные каналы, активируемые растяжением, представляют собой трансмембранные белки, которые создают в клеточной мембране поры, достаточно большие для пропускания кальция и других катионов при их открытии. Механически вызванное натяжение/деформация мембраны способны открывать каналы, обеспечивая приток и отток ионов через клеточную мембрану в зависимости от внутреннего/внешнего градиента концентрации. Ионный баланс важен для многих клеточных функций и способствует жестко регулируемому электрическому потенциалу клеточной мембраны. Внутриклеточные концентрации кальция регулируют внутриклеточную передачу сигналов, полимеризацию актина (внутриклеточный механический сигналинг), ремоделирование цитоскелета и подвижность клеток.
Рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), представляют собой крупные белки с 7 трансмембранными доменами. Внеклеточная часть связывает многие эффекторные белки и молекулы, такие как факторы роста, воспалительные цитокины, нейропептиды и гормоны, создавая конформационные изменения в структуре белка. После активации цитозольная (внутренняя) часть рецептора взаимодействует с внутриклеточными G-белками, воздействуя на сигнальный каскад в соответствии со специфичностью сигнала. Эти рецепторы также могут активироваться механическими нагрузками на поверхности клетки, которые инициируют каскады вторичных мессенджеров внутри клетки.
Рецепторы факторов роста активируются путем связывания с внеклеточными факторами роста, которые, в свою очередь, дополнительно активируют несколько опосредованных путей вторичных мессенджеров внутри клетки. Рецепторы факторов роста перекрестно связаны с другими механочувствительными рецепторами клеточной мембраны и могут усиливать их сигнальные эффекты.
Интегрины управляют клеточным сигналингом посредством актино-миозиновых связей между экстраклеточным матриксом, базальной (плазматической) мембраной и мембранными рецепторами ядра клетки.
Мембранные механочувствительные рецепторы могут воспринимать как механические, так и биохимические сигналы (гормоны, цитокины, ростовые факторы и пр.).
Механический сигнал передается по оси «матрикс – рецепторы/интегрины – цитоскелет – ядро».
Активированный рецептор на поверхности клеточной мембраны посредством последующей активации цитозольных медиаторов «каскадно» вовлекает в биохимическую реакцию транскрипционные факторы (исполнители команд), которые смещаются в ядро клетки, «включают» экспрессию генов, и, таким образом, запускают процесс синтеза необходимых аминокислот с последующей их сборкой в активные белки.
Итак. Трансформация внешнего сигнала (химического, электрического или механического) в клеточный ответ производится за счет «сигналинга» – последовательных биохимических реакций внутри клетки. Большинство транскрипционных ответов на нагрузки опосредуются через каскады вторичных мессенджеров и могут создавать длительные биологические эффекты. Клетка «запоминает» команды и «обучается» реакции на стимул.
Поскольку существует множество различных механочувствительных рецепторов, также существует множество сигнальных путей, которые клетка использует для генерации биохимического ответа.
Перечислю основные «сигнальные пути» и их краткую характеристику. Это понадобиться для понимания причин заболевания позвоночника, роли профилактики и реабилитации, а также влияет на выбор препаратов при лечении и для профилактики:
Механочувствительные каналы, рецепторы, сигнальные пути и факторы транскрипции. [исключительно в ознакомительных целях] (Thompson W. R.)