Биомеханические свойства суставного хряща
Биомеханические свойства суставного хряща основаны на структурной целости ткани — коллагеново-протеогликановой композиции как твердой фазы и воды и растворенных в ней ионах как жидкой фазы (Myers E.R. et al., 1984). Вне нагрузки гидростатическое давление суставного хряща составляет около 1 —2 атм. Это гидростатическое давление может повышаться in v/уодо 100-200 атм. в миллисекунду во время стояния и до 40-50 атм во время ходьбы. Исследования in vitro показали, что гидростатическое давление 50-150 атм (физиологическое) в течение короткого промежутка времени ведет к умеренному росту хрящевого анаболизма, в течение 2ч — приводит к потере хрящом жидкости, но не вызывает каких-либо других изменений (Sah R.L. et al., 1992). Остается нерешенным вопрос, насколько быстро хондроциты реагируют in vivo на такого рода нагрузку.
Индуцированное уменьшение гидратации с последующим повышением концентрации протеогликанов приводит к притяжению положительно заряженных ионов, таких, как Н+ и Na+ (Urban J., Hall A., 1992). Это ведет к изменению общего ионного состава и рН ВКМ, и хондроцитов. Длительная нагрузка индуцирует снижение рН и одновременно снижение синтеза протеогликанов хондроцитами. Возможно, влияние внеклеточной ионной среды на синтетические процессы также частично связано с ее влиянием на состав ВКМ. Вновь синтезированные молекулы аггрекана в слабокислой среде позже, чем в нормальных условиях, созревают в агрегированные формы (Plaas А.Н.К., Sandy J.D., 1986). Вероятно, снижение рН вокруг хондроцитов (например, во время нагрузки) позволяет большему количеству вновь синтезированных молекул аггрекана достичь межтерриториального матрикса (Мок S.S. et al., 1994).
Когда нагрузка устранена, вода возвращается из синовиальной полости, неся с собой питательные вещества для клеток. В хряще, пораженном OA (нарис. 10 не показано), концентрация протеогликанов снижена, следовательно, во время нагрузки вода движется не только вертикально в синовиальную полость, но и в других направлениях, уменьшая тем самым питание хондроцитов (по Kuettner К.Е., Thonar E.J.M.A., 1998).
Иммобилизация или небольшая нагрузка ведет к заметному снижению синтетических процессов в хрящевой ткани и содержанию протеогликанов, тогда как увеличение динамической нагрузки ведет к умеренному повышению синтеза и содержания протеогликанов (Palmoski M.J., Brandt K.D., 1981). Напряженные тренировки (20 км вдень в течение 15 нед) у собак вызвали изменения содержания протеогликанов, в частности, резкое снижение их концентрации в поверхностной зоне (Helminen H.J. et al., 1992).