Могут ли упражнения позитивно влиять на межпозвонковые диски?

1. Введение: может ли нагрузка влиять на межпозвонковые диски (мпд)?

Все системы органов в человеческом теле определённым образом реагируют на нагрузку. В спортивной науке основное внимание уделяется мышечной системе. Это отчасти вызвано понятным предубеждением: за мышцами легко наблюдать, их легко (или проще) измерять, выполнять инвазивные измерения не так проблематично и мышцы быстро реагируют на протоколы нагрузки.

П ри консервативном лечении болей в спине и выборе упражнений, внимание вновь сосредотачивается на мышцах, вероятно по тем же понятным предубеждениям. Однако, что насчёт межпозвонковых дисков (МПД)? МПД – общепризнанный источник болей и основной акцент при ортопедическом лечении состояний позвоночника приходится на эти структуры. Тем не менее, в области тренировок, если вы спросите специалиста по физическим упражнениям «Что мы делаем для укрепления межпозвонковых дисков?» первые ответы будут неопределённые и умозрительные. В учебниках по физиологии физкультуры и спорта, зачастую можно найти главы о влиянии упражнений на мышцы, кости и сухожилия, но не на МПД.

Предположение, что определённые виды нагрузок могут «укреплять» или, как минимум, влиять на МПД, не ново, как показывает публикация 1984 года (1). В последующих работах (2) задавали риторический вопрос «Можно ли укрепить ткани диска?» В удалённых хирургически МПД у пациентов со сколиозом, распределение коллагена I и II типа в МПД соответствовало сколиотической кривой (1). Следовательно, ткани МПД, подобно другим тканям, способны реагировать на механобиологические требования. Цель этого обзора – синтез литературных данных, чтобы попытаться понять следующее:

• Какие виды упражнений и протоколы нагрузок полезны или вредны для МПД?

• Разумно ли нам ожидать «укрепления» повреждённого или дегенерировавшего МПД?

• Если нет, то какая цель должна быть у тренировок?

• Чего мы не знаем о тренировках и МПД?

• Какие шаги в исследованиях физических упражнений и МПД наиболее полезны?

Для ответов на эти вопросы мы изучили научную литературу о питании МПД, исследования клеток и дисков в целом, модели упражнений с животными, исследования с участием людей и МПД (оценка суррогатных измерений длины позвоночника или положения тела), дегенерацию МПД и её влияние на спорт, а также подходы к измерению МПД в исследованиях с участием людей.

2. Краткий обзор гомеостаза здорового и больного диска: что значит «здоровый» диск?

Основная задача диска – обеспечение подвижности позвоночника. Анатомически, МПД можно разделить на студенистое ядро и фиброзное кольцо. Пульпозное ядро в здоровом состоянии, гидратированная, гелеобразная ткань, насыщенная протеогликанами, которые притягивают и связывают воду. Ядро содержит больше протеогликанов, чем фиброзное кольцо (3). Фиброзное кольцо, в здоровом состоянии, состоит примерно из 15 – 25 концентрических слоёв косо расположенных волокон коллагена (4), которые окружают студенистое ядро. Ориентация каждого слоя чередуется от одного к другому, образуя пересекающуюся структуру. Фиброзное кольцо (5) и студенистое ядро (6) прикрепляются к хрящевой концевой пластинке. Гелеобразное студенистое ядро заключено в фиброзном кольце, а значит, в случае приложение осевой компрессионной силы к МПД, осевая нагрузка прикладывается к ядру и сдерживается фиброзным кольцом. Это позволяет движение с сохранением определённой степени стабильности.

Написано множество работ о здоровых МПД и изменениях, происходящих при дегенерации МПД (для углублённого изучения мы рекомендуем читателям Adams and Roughley (7) и Vergroesen et al. (8)). В двух словах, у взрослых людей, внеклеточных матрикс МПД поддерживается хондроцитами ядра. Под влиянием анаболических механобиологических запросов, преимущественно гидростатического давления, эти клетки вырабатывают протеогликаны и ограниченное количество коллагена I типа. Это то, что называют здоровым диском. При снижении гидростатического давления, из-за повреждения внеклеточного матрикса, наблюдается клеточная дегенерация матрикса (например, из-за курения) или продолжительная перегрузка, увеличиваются сдвигающие силы в МПД и клетки прекращают производить протеогликаны. Если ситуация сохраняется, клетки становятся катаболическими и начинают вместо протеогликанов производить коллаген I типа, перестраивая гелеобразное студенистое ядро в более волокнистую ткань – это обычно называют дегенерировавший диск. Дегенерировавший диск теряет способность стабилизировать движения сегмента; следовательно, утрачивается основная функция. Здоровье и дегенерация дополнительно описаны в Таблице 1. Таким образом, в данном обзоре мы рассмотрим положительное влияние на МПД в направлении «здорового состояния», для увеличения выработки протеогликанов при помощи анаболических механобиологических команд. Несмотря на то, что мы не считаем негативное определение оптимальным, учитывая текущее состояние литературы с участием людей, на основании исследований с визуализацией или на трупах, лучшим определением «здорового» диска является «отсутствие дегенерации диска» (см. Таблица 1).