Индивидуальные вариации формы и структуры ахиллова сухожилия могут повлиять на нашу предрасположенность к травмам в более позднем возрасте, говорится в исследовании, опубликованном сегодня в eLife.
Полученные данные свидетельствуют о том, что изучение индивидуальной формы (или «морфологии») ахиллова сухожилия может помочь в выявлении пациентов с риском травмы и разработке новых, потенциально персонализированных подходов к лечению и профилактике тендинопатии ахиллова сухожилия и аналогичных состояний.
Ахиллово сухожилие – это ткань, которая связывает икроножные мышцы с пяточной костью. Это основа нашего движения и спортивных способностей. Его уникальная структура, которая сочетает в себе три более мелких суб-сухожилия, повышает эффективность нашего движения, позволяя индивидуально управлять соединенными мышцами. Для того, чтобы этот контроль произошел, части сухожилий должны работать вместе и допускать определенную степень скольжения между ними. Но способность сухожилий скользить с возрастом снижается, что, возможно, объясняет учащение травм, которые иногда наблюдаются в более позднем возрасте.
"Каждую часть сухожилия следует рассматривать как отдельную рабочую единицу в пределах всего ахиллова сухожилия, чтобы полностью понять, как сила распределяется внутри сухожилия," объясняет ведущий автор Най-Хао Инь, доктор философии.D. студентка Института ортопедии и опорно-двигательного аппарата UCL, Лондон, Великобритания. "Но современные методы медицинской визуализации не позволяют нам точно визуализировать границы подразделов сухожилий у живых людей. Это означает, что взаимосвязь между морфологией части сухожилия, механическим поведением и риском травмы все еще не ясна."
Чтобы восполнить этот пробел, Инь и его коллеги начали с изучения пяти образцов ахиллова сухожилия у двух мужчин и трех женщин. Они провели механические испытания узловых частей образцов, чтобы сравнить их различные механические свойства. Затем они записали морфологию частей сухожилий еще трех образцов, от двух мужчин в возрасте 54 и 55 лет и одной женщины в возрасте 14 лет, которые были отобраны для представления разнообразных индивидуальных различий в морфологии сухожилий.
"Наши эксперименты показали отличные механические свойства частей сухожилий в соответствии с их механическими требованиями," Инь говорит. "Мы выявили значительные различия в ориентации частей сухожилий у разных людей."
Затем команда создала компьютерные модели, используя данные, полученные в ходе экспериментов. Они применили технику моделирования, чтобы изучить, как различные свойства скольжения влияют на движение суб-сухожилий и распределение силы в разных моделях. Их особенно интересовало соединение камбаловидной мышцы с сухожилием, поскольку это место широко используется для измерения механических свойств сухожилий.
Затем они выяснили, будут ли результаты их экспериментов по моделированию отражать возрастное снижение скольжения суб-сухожилий у людей. Они набрали две группы участников исследования: группу из семи старших участников в возрасте 52-67 лет и младшую группу из девяти участников в возрасте 20-29 лет. Они применили электрическую стимуляцию к икроножным мышцам участников и записали изменения, которые произошли в соединении. Старшая группа участников показала меньшее скольжение по сравнению с младшей группой, что отражает ту же тенденцию, что и результат моделирования, когда команда отдельно изучала камбаловидную мышцу.
"Наша работа показывает, что механическое поведение ахиллова сухожилия очень сложное и зависит от сочетания факторов, включая механические свойства и морфологию суб-сухожилий, а также возрастные изменения их способности к скольжению," – заключает старший автор Хелен Берч, профессор динамики скелетных тканей в Институте ортопедии и костно-мышечной системы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. "Это также предполагает, что некоторые морфологии сухожилий могут быть более подвержены травмам в более позднем возрасте. Мы надеемся, что наши результаты проложат путь к дальнейшим исследованиям того, как эти факторы могут по-разному влиять на части сухожилий у разных людей, и в конечном итоге приведут к новым стратегиям лечения и профилактики травм."