Úvod

Navzdory pokroku v našem chápání patogeneze tendinopatie zůstávají výsledky po tradičních konzervativních a medikamentózních zákrocích rozporuplné a mnoho pacientů trpí perzistentní bolestí a funkčním omezením. Široce citovaný model kontinua navržený Jill Cookovou předpokládá, že degenerativní část šlachy je strukturálně nevratná. Nově se objevující strukturální a mechanobiologické důkazy však tento předpoklad zpochybňují a naznačují, že šlachová tkáň si může zachovat větší schopnost adaptace a remodelace, než se dosud předpokládalo.

Tento přehled zkoumá vliv mechanické zátěže na adaptaci šlach a biologické mechanismy, které jsou základem degenerace, se zvláštním zaměřením na buněčnou signalizaci, remodelaci matrix a mechanotransdukční cesty. Integrací nejnovějších experimentálních poznatků si klade za cíl poskytnout biologicky podložený rámec pro předepisování cvičení při léčbě tendinopatie. Tato teoretická syntéza slouží jako základ pro nadcházející přehled zkoumající strategie cvičení s vysokou zátěží a zavádějící nový protokol zatížení tendinopatie pro klinické použití.

Metody

Tento narativní přehled syntetizuje zjištění z mnoha experimentálních studií, převážně prováděných na zvířecích modelech.

Výsledky

Biologické základy struktury šlach

Kolagen typu I (COL1/Col1a1) je hlavní strukturální protein šlachové a vazivové tkáně, který jí propůjčuje pevnost v tahu. Po poranění se zvyšuje syntéza kolagenu, avšak ukládání matrix během proliferační fáze je často neuspořádané. Zatímco zdravé šlachy vykazují kolagenové fibrily uspořádané rovnoběžně s mechanickými silami, patologické šlachy obsahují menší, méně zesíťované a dezorganizované fibrily. Ačkoli kolagen typu I poskytuje vyšší mechanickou odolnost ve srovnání s kolagenem typu III, hojící se šlachy často obsahují vyšší podíl kolagenu typu III. Matrixové metaloproteinázy (MMPs), enzymy zodpovědné za degradaci kolagenu, jsou během remodelace tkáně současně aktivní.

Poraněné šlachy dospělých se obvykle stávají vysoce buněčnými a vyvíjí se v nich dezorganizovaná kolagenová matrix charakterizovaná vlákny malého průměru, což vede k degenerativnímu fenotypu tkáně.

Regenerace tkání a vývojová rekapitulace

V reakci na poranění se znovu exprimují geny, které jsou normálně aktivní během embryonálního vývoje. Populace kmenových a proliferativních buněk se rozšiřují a diferencují do specializované tkáně; dospělé šlachy se však obecně nedokážou plně regenerovat a často zanechávají zbytkovou degenerativní matrix. Naproti tomu neonatální modely vykazují větší schopnost funkční reparace, přičemž uspořádání tkáně se podobá vývojovým procesům. Tato zjištění naznačují, že regenerační schopnost může záviset na schopnosti rekapitulovat vývojové programy, což je vlastnost, která se zdá být robustnější u mladších organismů a některých experimentálních modelů než u hojení šlach dospělých lidí.

Vlastnosti materiálu odrážejí mechanické nároky

Šlachy lze rozdělit podle jejich mechanické funkce buď na struktury uchovávající energii, nebo na struktury polohovací. Šlachy uchovávající energii, jako je Achillova šlacha, absorbují a vracejí mechanickou energii, aby zvýšily pohybovou účinnost. Polohové šlachy, příkladem je šlacha tibialis anterior, primárně polohují klouby a usnadňují pohyby, jako je uvolnění chodidla při chůzi. Tyto funkční rozdíly se odrážejí ve strukturálních vlastnostech: šlachy, které ukládají energii, mají obvykle větší plochu průřezu, čímž kompenzují nižší tuhost materiálu, aby umožnily pružné ukládání energie. Šlachy v rámci stejného kinetického řetězce mohou také vykazovat odlišné mechanické vlastnosti. Například šlacha čtyřhlavého svalu a šlacha čéšky pracují v sérii, ale vykazují odlišné tuhostní vlastnosti, přičemž šlacha čtyřhlavého svalu je přibližně dvakrát méně tuhá. Tento rozdíl pravděpodobně odráží jejich mechanické prostředí - vložení do kosti pro patelární šlachu versus úpon svalu na kost pro šlachu čtyřhlavého svalu -, které ukládá odlišné vzorce zatížení, a proto ovlivňuje zatížení. mechanické zatížení na adaptaci šlachy a požadavky na materiál.

Komprese

Na šlachy často působí kompresní síly, zejména v místech, kde obepínají kostěné nebo retinakulární struktury. Experimentální studie na zvířecích modelech ukazují, že odstranění kompresního zatížení snižuje tuhost šlach a mění strukturální adaptaci, což naznačuje, že šlachy vystavené kompresi se remodelují, aby se přizpůsobily tomuto mechanickému prostředí. U lidí vykazují stlačené oblasti šlach často fibrokartilaginózní rysy bohaté na kolagen typu II, specializované na odolávání tlakovým silám.

Shear

Smykové síly vznikají relativním klouzáním mezi šlachami, vazy, svaly a přilehlými tkáněmi. V Achillově šlachě usnadňuje diferenciální klouzání mezi fascikly přenos síly, ale s věkem se může zmenšovat, což může přispívat ke sníženému rozsahu pohybu a zhoršené distribuci síly. Tento pokles kluzné kapacity může částečně vysvětlovat vyšší výskyt ruptury Achillovy šlachy u starších osob. Stejně jako v případě kompresní adaptace může snížená mechanická zátěž přispívat k degenerativním změnám, zvýšenému riziku zranění a desadaptaci. 

Specifické síly pohánějí specifické molekulární programy

Osud buněk a složení tkáně jsou silně ovlivněny mechanickým prostředím prostřednictvím mechanotransdukčních drah, což zdůrazňuje význam mechanické zátěže na adaptaci šlach. Mechanické síly iniciují biologické a metabolické adaptace, které regulují strukturu a funkci tkáně, ačkoli specifické cesty, jimiž se řídí hojení šlach, zůstávají neúplně objasněny. V dalších kapitolách jsou zkoumány biomechanické účinky různých způsobů zatížení na adaptaci a reparaci šlach.

Tension

Manipulace s mechanickým prostředím, včetně mechanické zátěže, má zásadní význam pro remodelaci šlach a funkční adaptaci. Tahové zatížení je hnací silou remodelace tkáně, ale rovnováha mezi prospěšným a potenciálně škodlivým zatížením zůstává kritická. Pro optimalizaci rehabilitace a adaptace šlach je proto zásadní lepší biomechanické pochopení strategií zatěžování.

Scleraxis (Scx) je klíčový transkripční faktor, který se podílí na vývoji šlach a regulaci kolagenu. Během embryogeneze Scx podporuje syntézu kolagenu typu I (COL1) vazbou na regulační oblasti genu Col1a1. Jeho exprese je ovlivněna svalovou aktivitou a mechanickou zátěží. V dospělých šlachách se však Scx zdá být pro adaptivní růst méně důležitý. Několik tenogenních genů - včetně Col1a1, tenomodulinu (Tnmd), fibromodulinu (Fmod) a Mohawk (Mkx) - může být v reakci na zátěž regulováno bez odpovídajících změn v expresi Scx. To naznačuje, že adaptace šlachy může probíhat nezávisle na Scx a že jeho primární role se může týkat spíše časné tvorby fibril než následného růstu fibril. Naopak se zdá, že Mkx přispívá ke zvětšování a zrání fibril v reakci na mechanickou stimulaci, což podporuje jeho roli ve strukturální adaptaci šlach.

Hojící se šlachy dospělých jedinců často vykazují znaky připomínající vývojovou tkáň, včetně kolagenových fibril o malém průměru a zvýšené exprese Scx. Na rozdíl od embryonálního vývoje však hojivá matrix často nedozrává do organizované, nosné tkáně. Jedním z vysvětlení je, že mechanické signály nemusí být dostatečně přenášeny přes zjizvenou matrix, což je jev, který je v souladu se stresovým stíněním (dále popsáno níže). Zhoršená mechanická signalizace by mohla snížit aktivaci mechanosenzitivních drah, jako je Mkx, omezit zrání kolagenních vláken a přispět k tvorbě mechanicky horší jizvy.

Komprese

Kompresní síly regulují diferenciaci šlachových buněk a složení matrix. V oblastech vystavených kompresi - jako je entéza a šlachové kladky - se běžně vyvíjejí fibrochrupavčité rysy charakterizované expresí chrupavčitých markerů včetně Col2a1 a agrekanu. Vývojově progenitory šlach zpočátku koexprimují Scx a Sox9 (chondrogenní transkripční faktor), než se rozdělí na buňky šlach adaptované na tah a buňky fibrokartilazy adaptované na kompresi. Experimentální důkazy ukazují, že trvalá komprese může ve šlachách vyvolat tvorbu tkáně podobné chrupavce, zatímco zatížení tahem podporuje expresi genů specifických pro šlachy a potlačuje chondrogenní dráhy. Při absenci Mkx může tahová zátěž paradoxně podporovat expresi chondrogenních genů, což vede k ektopické tvorbě fibrochrupavky. Tato zjištění naznačují, že buňky šlach mají multipotentní potenciál a že mechanické zatížení řídí diferenciaci prostřednictvím transkripčních programů citlivých na tah a kompresi.

Stříhání

Lubricin a kyselina hyaluronová jsou důležitými mediátory klouzání šlachových fasciklů a odolnosti proti smyku. Jejich biologická regulace a odezva na mechanické zatížení však stále nejsou dostatečně charakterizovány, což omezuje pochopení jejich úlohy v patologii a adaptaci šlach.

Prostorové uspořádání 

Organizace kolagenu je pro funkci šlachy zásadní a je silně regulována mechanickým napětím. Během vývoje tahové síly vyrovnávají buňky a kolagenové fibrily prostřednictvím specializovaných struktur (fibripozitorů), čímž vzniká paralelní architektura charakteristická pro zdravé šlachy. Dokonce i v acelulárních kolagenových matricích může tahová zátěž zvýšit zarovnání a hustotu fibril a tyto změny mohou přetrvávat i po odlehčení. Trvalost remodelace však závisí na zesíťování matrix, které může snižovat adaptabilitu u stárnoucích nebo metabolicky změněných tkání, jako je například diabetes. Zatížení v tahu také zvyšuje odolnost vůči degradaci kolagenu a aktivuje biochemické dráhy (včetně Mkx), které podporují zrání fibril. Adaptace šlachy proto odráží interakci pasivního mechanického vyrovnání a aktivní buněčné signalizace v reakci na mechanické zatížení. mechanickou zátěž, která řídí strukturální remodelaci a funkční optimalizaci.

Absentující a aberantní síly hrají roli při degeneraci šlach a vazů 

Hojící se šlachy často připomínají nezralou nebo embryonální tkáň, vykazují zvýšenou expresi Scx, zvýšené množství fibrilogenních kolagenů (III, V, XI), kolagenové fibrily malého průměru, vysokou buněčnost, vaskularizaci a přítomnost Scx+/Sox9+ progenitorů. Tyto rysy naznačují, že poraněná šlacha reaktivuje vývojový program, ale nepostupuje směrem k plné mechanické zralosti, pravděpodobně v důsledku změněné mechanické signalizace. Mechanická zátěž je nezbytná pro správnou regulaci genů šlach: ochromení nebo nezatížení snižuje klíčové mechanosenzitivní transkripční faktory, jako je Egr1, a narušuje signalizaci Scx zprostředkovanou TGF-β, což zhoršuje regenerační schopnost. Tahové zatížení podporuje expresi genů specifických pro šlachy a zároveň potlačuje geny pro chrupavku, zatímco komprese nebo nezatížení posouvá rovnováhu směrem k chondrogenním nebo degenerativním fenotypům. Ačkoli je kolagen III běžně spojován s jizevnatou tkání, důkazy z regeneračních modelů ukazují, že jeho časná upregulace je součástí normální opravy. Perzistentní zvýšení, zejména v podmínkách bez zatížení, odráží spíše neúspěšné zrání než příčinu degenerace. Dokonce i minimální mechanická zátěž stačí k regulaci exprese genů matrix a zlepšení mechanického zotavení, což zdůrazňuje extrémní citlivost buněk šlach na jejich zatěžující prostředí. Tato zjištění společně naznačují, že jak chybějící, tak aberantní mechanické síly narušují normální vývoj od rané reparační matrix ke zralé, mechanicky kompetentní šlaše.

Stresové stínění

S postupující tendinopatií se degenerativní oblasti šlach mohou stát symptomatickými a podléhat zátěžovému stínění. Při mechanickém zatížení nesou zatížení přednostně tužší a zdravější části šlachy, zatímco poddajnější degenerativní oblasti jsou nezatížené. Tento biomechanický jev dále snižuje mechanickou stimulaci nemocné tkáně a může přispívat k jejímu nepoužívání a zhoršené remodelaci. Protože degenerativní část dostává malou efektivní zátěž, její schopnost adaptace šlachy prostřednictvím mechanické zátěže je snížena.

Šlachy vykazují viskoelastické chování, které lze terapeuticky využít. Dvěma klíčovými vlastnostmi jsou relaxace napětí - postupný pokles vnitřního napětí během trvalého protažení - a creep, časově závislá deformace tkáně při konstantním napětí. Tyto vlastnosti naznačují, že řízené strategie trvalého zatěžování mohou podporovat mechanickou stimulaci degenerativních oblastí navzdory stínění napětím.

Izometrické kontrakce mohou představovat cenný způsob zatěžování. Experimentální modely prokázaly, že izometrické zatížení může zvýšit expresi tenogenních genů. Prodloužené izometrické kontrakce mohou vyvolat uvolnění napětí ve zdravějších oblastech šlach a zároveň umožnit tečení a mechanické namáhání v degenerativních oblastech. To by mohlo usnadnit přenos zátěže do zjizvené tkáně a potenciálně podpořit biologickou a strukturální adaptaci.

Otázky a myšlenky

Tamtéž et al. (2025) navrhují, že při tendinopatii může poddajná jizva sedět paralelně s tužší zdravou šlachou a stát se mechanicky "stresově stíněnou", což znamená, že při normální fyziologické úrovni napětí je méně kolagenních vláken a rezidentních buněk v jizvě skutečně vystaveno tahovému napětí. Vzhledem k tomu, že klíčové tenogenní regulátory jsou citlivé na zátěž, může nedostatečný přenos zátěže bránit zrání jizvy a místo toho upřednostňovat přetrvávání nezralého nebo fibrokartilačního fenotypu. Pro klinickou praxi tento model podporuje důvody pro pečlivě dávkované mechanické zatěžování namísto dlouhodobého nezatěžování: bylo prokázáno, že úplná stresová deprivace zhoršuje expresi tenogenních genů a mechanické zotavení. Autoři dále naznačují, že trvalé zatěžování umožňující viskoelastické tečení (např. izometrické kontrakce) může pomoci přenést napětí do jizvy a aktivovat tenogenní dráhy, zatímco nevhodné nebo chybějící zatěžování může udržovat degeneraci. Je však důležité zdůraznit, že ačkoli tento mechanobiologický rámec poskytuje věrohodné vysvětlení toho, proč by řízené zatěžování mohlo být prospěšné a proč může být strach z jakéhokoli zatěžování nemístný, přímé klinické důkazy o tom, že specifické strategie zatěžování "překonávají" stresové stínění u lidí, nebyly v tomto článku dosud stanoveny.

Izometrická zátěž je slibnou metodou rehabilitace šlach, ale optimální tréninkové parametry zůstávají nejisté. V této případové studii, byl u sportovce s chronickou patelární tendinopatií aplikován kombinovaný izometrický zátěžový program a dietní suplementační protokol. Dietní strategie se skládala z 15 g želatiny s 225 mg vitaminu C konzumované přibližně jednu hodinu před tréninkem s cílem podpořit syntézu kolagenu.

Izometrický cvičební program byl zaměřen na zatížení šlachy ve středním rozsahu s využitím cviků s otevřeným řetězcem (extenze nohou a leg press) i s uzavřeným řetězcem (španělský dřep). Izometrické držení bylo zpočátku předepsáno na 10 sekund a postupně se prodlužovalo po 5 sekundách na maximálně 30 sekund. Objem tréninku se pohyboval od jedné do tří sérií po dvou až čtyřech opakováních, prováděných s intenzitou přesahující 80 % maxima jednoho opakování (1 RM), které bylo měsíčně přepočítáváno. Sezení trvala přibližně 10 minut, přičemž doba držení byla zvolena na základě důkazů, které ukazují, že napětí patelární šlachy se sníží zhruba o 60 % během 30 sekund trvalé kontrakce a poté jen nepatrně.

Během 18měsíční intervence bylo postupné zvyšování zátěže a délky držení spojeno se zlepšením síly ve všech úlohách s odporem (extenze nohy, leg press a španělský dřep). Zobrazení magnetickou rezonancí (MRI) na začátku, po 12 měsících a po 18 měsících prokázalo snížení reaktivity šlachy, zvětšení průměru šlachy ve střední části a zmenšení tloušťky v místě proximální inzerce, což odpovídá strukturální remodelaci. Sportovec hlásil postupné snižování bolesti a po 18 měsících sledování byl bez bolesti.

Tato pozorování naznačují, že izometrický trénink, zejména v kombinaci s nutričními strategiemi podporujícími syntézu kolagenu, může podpořit adaptaci šlach a zlepšení symptomů. Důkazy však zůstávají omezeny na experimentální studie a ojedinělé kazuistiky. Ke stanovení účinnosti a optimálních parametrů izometrických protokolů je třeba provést rozsáhlejší kontrolované studie. Kromě toho se vlastnosti šlach liší v závislosti na anatomické poloze, ploše průřezu a mechanickém prostředí, což může ovlivnit viskoelastické chování a vhodné strategie zatěžování. Jak je zdůrazněno v celém tomto přehledu, úspěšná rehabilitace pravděpodobně závisí na dosažení vhodné rovnováhy mezi nedostatečným a nadměrným zatížením, což podtrhuje potřebu spolehlivých klinických nástrojů pro monitorování mechanické zátěže pro adaptaci šlach.

Mluv se mnou jako s nerdem

Ačkoli narativní přehledy podléhají přirozeným zkreslením, jako je selekční zkreslení, tento přehled poskytuje základní biologický kontext, který může fyzioterapeutům pomoci lépe porozumět struktuře šlach a mechanobiologii při léčbě tendinopatií. Znalost genetické regulace, transkripčních drah, dynamiky aminokyselin a remodelace proteinů přispívá k hlubšímu pochopení hojení a adaptace šlach, což může být podkladem pro rehabilitační strategie. Většina mechanistických důkazů však pochází ze zvířecích modelů a přímá extrapolace na lidskou patologii šlach zůstává omezená.

Ačkoli je k posílení důkazní základny zapotřebí pokročilejších klinických studií, následující článek této série se bude zabývat údaji ze studie z roku 2022, která zkoumala protokol cvičení s vysokou zátěží zaměřený na zvýšení plochy průřezu šlachy a zlepšení bolesti a funkce u pacientů s tendinopatií Achillovy šlachy.

Závěrečné zprávy

• Šlachy jsou živé, adaptivní tkáně. Na mechanickou zátěž reagují prostřednictvím buněčné signalizace a remodelace matrix. Mechanické podněty pohánějí strukturální adaptaci - šlachy nejsou inertní struktury.
• Biomechanická zátěž je pro adaptaci nezbytná. Vhodná mechanická zátěž podporuje zdraví a remodelaci šlach, podporuje funkční zotavení a strukturální zlepšení prostřednictvím mechanické zátěže na adaptaci šlach.
• Stresové stínění omezuje adaptaci. Degenerativní oblasti šlach mohou být nezatížené, když zdravější tkáň nese většinu mechanické zátěže. To snižuje účinnou mechanickou stimulaci a může bránit zotavení.
• Rehabilitace musí překonat stresové stínění. Cílem strategií zatěžování by mělo být přenášení mechanických sil na degenerativní tkáň a zároveň zamezení nadměrnému namáhání. Viskoelastické vlastnosti (relaxace napětí a creep) poskytují biomechanický základ pro kontrolované terapeutické zatěžování.
• Klíčové je vyvážené zatěžování. Šlachy vyžadují dostatečné mechanické podněty pro adaptaci, ale jsou zranitelné vůči nedostatečnému zatížení (které způsobuje jejich nepoužívání) a přetížení (které může zhoršit příznaky). Individuální, progresivní zatěžování je nezbytné.
• Klinické důsledky pro fyzioterapii. Rehabilitace by se měla zaměřit na měřitelné a progresivní strategie zatěžování, které obnovují mechanickou stimulaci nemocné tkáně a využívají adaptabilitu šlach.
• Další kroky. V nadcházejícím článku budou tyto biomechanické zásady převedeny do klinických strategií, přičemž budou přezkoumány protokoly cvičení s vysokou zátěží a praktické přístupy k optimalizaci adaptace šlach, snížení bolesti a funkčního zotavení u tendinopatie.

Tento zdroj od společnosti Physiotutors poskytuje další pohledy na biologii šlach a mechanobiologii a nabízí klinicky relevantní poznatky o funkci a adaptaci šlach.

Odkaz

Tam KT, Baar K. Using load to improve tendon/ligament tissue engineering and develop novel treatments for tendinopatie [Využití zátěže ke zlepšení tkáňového inženýrství šlach/vazů a vývoji nových způsobů léčby tendinopatie]. Matrix Biol. 2025 Feb;135:39-54. doi: 10.1016/j.matbio.2024.12.001. Epub 2024 Dec 5. PMID: 39645093.