Pendahuluan

Meskipun ada kemajuan dalam pemahaman kita tentang patogenesis tendinopati, hasil setelah intervensi konservatif dan medis tradisional tetap tidak konsisten, dengan banyak pasien yang mengalami nyeri / rasa sakit yang membandel / presisten dan keterbatasan fungsional. Model kontinum yang banyak dikutip yang diusulkan oleh Jill Cook menunjukkan bahwa bagian degeneratif tendon secara struktural tidak dapat dipulihkan. Namun, bukti struktural dan mekanobiologis yang muncul menantang asumsi ini, menunjukkan bahwa jaringan tendon mungkin mempertahankan kapasitas yang lebih besar untuk adaptasi dan remodeling daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Ulasan ini mengeksplorasi pengaruh beban mekanis pada adaptasi tendon dan mekanisme biologis yang mendasari degenerasi, dengan fokus khusus pada pensinyalan seluler, renovasi matriks, dan jalur mekanotransduksi. Dengan mengintegrasikan temuan-temuan eksperimental terbaru, penelitian ini bertujuan untuk memberikan kerangka kerja yang berlandaskan biologis untuk menginformasikan resep latihan dalam manajemen tendinopati. Sintesis teoretis ini berfungsi sebagai dasar untuk tinjauan yang akan datang yang meneliti strategi latihan beban tinggi dan memperkenalkan protokol pembebanan tendinopati baru untuk aplikasi klinis.

Metode

Ulasan naratif ini mensintesis temuan dari berbagai studi eksperimental, yang sebagian besar dilakukan pada model hewan.

Hasil

Dasar Biologis dari Struktur Tendon

Kolagen tipe I (COL1/Col1a1) adalah protein struktural utama jaringan tendon dan ligamen, yang memberikan kekuatan tarik. Setelah cedera, sintesis kolagen meningkat; namun, pengendapan matriks selama fase proliferasi sering kali tidak teratur. Sementara tendon yang sehat menunjukkan fibril kolagen yang sejajar dengan kekuatan mekanis, tendon patologis mengandung fibril yang lebih kecil, kurang terhubung silang, dan tidak teratur. Meskipun kolagen tipe I memberikan ketahanan mekanis yang lebih unggul dibandingkan dengan kolagen tipe III, tendon yang sedang dalam proses penyembuhan sering kali mengandung proporsi kolagen tipe III yang lebih tinggi. Matrix metalloproteinase (MMP), enzim yang bertanggung jawab atas degradasi kolagen, secara bersamaan aktif selama renovasi jaringan.

Tendon dewasa yang cedera biasanya menjadi sangat seluler dan mengembangkan matriks kolagen yang tidak teratur yang ditandai dengan fibril berdiameter kecil, menghasilkan fenotipe jaringan degeneratif.

Regenerasi Jaringan dan Rekapitulasi Perkembangan

Sebagai respons terhadap cedera, gen yang biasanya aktif selama perkembangan embrio diekspresikan kembali. Populasi sel induk dan proliferasi berkembang dan berdiferensiasi menjadi jaringan khusus; namun, tendon dewasa umumnya gagal beregenerasi sepenuhnya, sering kali meninggalkan matriks degeneratif residual. Sebaliknya, model neonatal menunjukkan kapasitas yang lebih besar untuk perbaikan fungsional, dengan organisasi jaringan yang menyerupai proses perkembangan. Temuan ini menunjukkan bahwa kapasitas regeneratif mungkin bergantung pada kemampuan untuk merekapitulasi program perkembangan, sebuah fitur yang tampak lebih kuat pada organisme yang lebih muda dan model eksperimental tertentu daripada penyembuhan tendon manusia dewasa.

Sifat material mencerminkan tuntutan mekanis

Tendon dapat dikategorikan menurut fungsi mekanisnya sebagai penyimpan energi atau struktur posisi. Tendon penyimpan energi, seperti tendon achilles, menyerap dan mengembalikan energi mekanis untuk meningkatkan efisiensi alat gerak. Tendon posisi, yang dicontohkan oleh tendon tibialis anterior, terutama memposisikan persendian dan memfasilitasi pergerakan seperti ruang gerak kaki saat berjalan. Perbedaan fungsional ini tercermin dalam sifat struktural: tendon penyimpan energi biasanya memiliki luas penampang yang lebih besar, mengimbangi kekakuan material yang lebih rendah untuk memungkinkan penyimpanan energi yang elastis. Tendon dalam rantai kinetik yang sama juga dapat menunjukkan karakteristik mekanis yang berbeda. Sebagai contoh, tendon quadriceps dan tendon patela beroperasi secara seri tetapi menunjukkan sifat kekakuan yang berbeda, dengan tendon quadriceps kira-kira dua kali lebih kaku. Perbedaan ini kemungkinan besar mencerminkan lingkungan mekanisnya - penyisipan tulang-ke-tulang untuk Tendon Patela versus perlekatan otot-ke-tulang untuk Tendon Paha Depan - yang memberikan pola pembebanan yang berbeda dan oleh karena itu memengaruhi beban mekanis pada adaptasi tendon dan persyaratan material.

Kompresi

Gaya tekan sering kali bekerja pada tendon, terutama di mana tendon membungkus struktur tulang atau retinakular. Studi eksperimental pada model hewan menunjukkan bahwa penghilangan beban tekan mengurangi kekakuan tendon dan mengubah adaptasi struktural, yang mengindikasikan bahwa tendon yang terpapar kompresi akan berubah bentuk untuk mengakomodasi lingkungan mekanis ini. Pada manusia, daerah tendon yang terkompresi sering kali menunjukkan ciri-ciri fibrokartilago yang kaya akan kolagen tipe II, yang dikhususkan untuk menahan gaya tekan.

Geser

Gaya geser timbul dari pergeseran relatif antara tendon, ligamen, otot, dan jaringan yang berdekatan. Pada tendon Achilles, diferensial geser antara fasia memfasilitasi transmisi gaya tetapi dapat berkurang seiring bertambahnya usia, yang berpotensi berkontribusi pada berkurangnya rentang gerak dan gangguan distribusi gaya. Penurunan kapasitas geser ini dapat menjelaskan sebagian insiden ruptur tendon achilles yang lebih tinggi pada individu yang lebih tua. Seperti halnya adaptasi tekan, berkurangnya pembebanan mekanis dapat berkontribusi pada perubahan degeneratif, peningkatan risiko cedera, dan desadaptasi. 

Kekuatan spesifis mendorong program molekuler tertentu

Nasib sel dan komposisi jaringan sangat dipengaruhi oleh lingkungan mekanis melalui jalur mekanotransduksi, yang menekankan pentingnya beban mekanis pada adaptasi tendon. Kekuatan mekanis memulai adaptasi biologis dan metabolik yang mengatur struktur dan fungsi jaringan, meskipun jalur spesifik yang mengatur penyembuhan tendon masih belum sepenuhnya dipahami. Bagian selanjutnya akan membahas efek biomekanik dari modalitas pembebanan yang berbeda pada adaptasi dan perbaikan tendon.

Ketegangan

Manipulasi lingkungan mekanis, termasuk beban mekanismerupakan hal yang penting dalam renovasi tendon dan adaptasi fungsional. Pembebanan tarik mendorong remodeling jaringan, tetapi keseimbangan antara beban yang menguntungkan dan yang berpotensi membahayakan tetap penting. Oleh karena itu, pemahaman biomekanik yang lebih kuat tentang strategi pembebanan sangat penting untuk mengoptimalkan rehabilitasi dan adaptasi tendon.

Scleraxis (Scx) adalah faktor transkripsi utama yang terlibat dalam pengembangan tendon dan regulasi kolagen. Selama embriogenesis, Scx mendorong sintesis kolagen tipe I (COL1) dengan mengikat daerah regulasi gen Col1a1. Ekspresinya dipengaruhi oleh aktivitas otot dan pembebanan mekanis. Namun, pada tendon dewasa, Scx tampaknya kurang penting untuk pertumbuhan adaptif. Beberapa gen tenogenik - termasuk Col1a1, tenomodulin (Tnmd), fibromodulin (Fmod), dan Mohawk (Mkx) - dapat diregulasi sebagai respons terhadap beban tanpa perubahan yang sesuai dalam ekspresi Scx. Hal ini menunjukkan bahwa adaptasi tendon dapat terjadi secara independen dari Scx dan bahwa peran utamanya mungkin berhubungan dengan pembentukan fibril awal daripada pertumbuhan fibril berikutnya. Sebaliknya, Mkx tampaknya berkontribusi pada pembesaran dan pematangan fibril sebagai respons terhadap stimulasi mekanis, mendukung perannya dalam adaptasi struktural tendon.

Tendon dewasa yang sedang dalam proses penyembuhan sering kali menunjukkan ciri-ciri yang menyerupai jaringan yang sedang berkembang, termasuk fibril kolagen berdiameter kecil dan ekspresi Scx yang meningkat. Namun, tidak seperti perkembangan embrio, matriks penyembuhan sering kali gagal matang menjadi jaringan yang terorganisir dan dapat menahan beban. Salah satu penjelasannya adalah bahwa sinyal mekanis mungkin tidak ditransmisikan secara memadai melalui matriks parut, sebuah fenomena yang konsisten dengan perisai stres (dibahas lebih lanjut di bawah). Gangguan pensinyalan mekanis dapat mengurangi aktivasi jalur mekanosensitif seperti Mkx, membatasi pematangan fibril kolagen dan berkontribusi pada pembentukan jaringan parut yang lebih rendah secara mekanis.

Kompresi

Gaya tekan mengatur diferensiasi sel tendon dan komposisi matriks. Daerah yang mengalami kompresi - seperti enthesis dan katrol tendon - umumnya mengembangkan fitur fibrokartilago yang ditandai dengan ekspresi penanda kartilago termasuk Col2a1 dan aggrecan. Secara perkembangan, nenek moyang tendon pada awalnya mengekspresikan bersama Scx dan Sox9 (faktor transkripsi kondrogenik) sebelum memisahkan diri menjadi sel tendon yang beradaptasi dengan ketegangan dan sel tulang rawan yang beradaptasi dengan kompresi. Bukti eksperimental menunjukkan bahwa kompresi yang berkelanjutan dapat menginduksi pembentukan jaringan seperti kartilago di dalam tendon, sedangkan pembebanan tarik mendorong ekspresi gen spesifik tendon dan menekan jalur kondrogenik. Dengan tidak adanya Mkx, ketegangan tarik mungkin secara paradoks mendukung ekspresi gen kondrogenik, yang mengarah pada pembentukan fibrokartilago ektopik. Temuan ini menunjukkan bahwa sel tendon memiliki potensi multipoten dan bahwa pembebanan mekanis mengatur diferensiasi melalui program transkripsi yang peka terhadap ketegangan dan kompresi.

Geser

Lubricin dan asam hialuronat adalah mediator penting dari luncuran fasia tendon dan resistansi geser. Namun, regulasi biologis dan respons mereka terhadap pembebanan mekanis masih belum dikarakterisasi secara memadai, sehingga membatasi pemahaman tentang peran mereka dalam patologi dan adaptasi tendon.

Penataan ruang 

Pengaturan kolagen sangat penting untuk fungsi tendon dan sangat diatur oleh ketegangan mekanis. Selama perkembangan, gaya tarik menyelaraskan sel dan fibril kolagen melalui struktur khusus (fibripositor), menghasilkan karakteristik arsitektur paralel dari tendon yang sehat. Bahkan pada matriks kolagen aseluler, ketegangan tarik dapat meningkatkan keselarasan dan kepadatan fibril, dan perubahan ini dapat bertahan setelah pembongkaran. Namun, keabadian remodeling bergantung pada ikatan silang matriks, yang dapat mengurangi kemampuan beradaptasi pada jaringan yang menua atau mengalami perubahan metabolik, seperti diabetes. Pembebanan tarik juga meningkatkan resistansi terhadap degradasi kolagen dan mengaktifkan jalur biokimia (termasuk Mkx) yang mendukung pematangan fibril. Oleh karena itu, adaptasi tendon mencerminkan interaksi penyelarasan mekanis pasif dan pensinyalan seluler aktif sebagai respons terhadap beban mekanisProses yang mengatur renovasi struktural dan optimalisasi fungsional.

Kekuatan yang tidak ada dan menyimpang berperan dalam degenerasi tendon dan ligamen 

Tendon yang dalam proses penyembuhan sering kali menyerupai jaringan yang belum matang atau embrionik, menunjukkan ekspresi Scx yang meningkat, peningkatan kolagen fibrillogenik (III, V, XI), fibril kolagen berdiameter kecil, selularitas tinggi, vaskularisasi, dan adanya progenitor Scx+/Sox9+. Fitur-fitur ini menunjukkan bahwa tendon yang cedera mengaktifkan kembali program pengembangan tetapi gagal mencapai kemajuan menuju pematangan mekanis penuh, kemungkinan karena perubahan dalam sinyal mekanis. Beban mekanis sangat penting untuk regulasi gen tendon yang tepat: kelumpuhan atau pembongkaran mengurangi faktor transkripsi mekanosensitif utama seperti Egr1 dan mengganggu pensinyalan Scx yang dimediasi oleh TGF-β, yang menyebabkan gangguan pada kapasitas regeneratif. Pembebanan tarik mendorong ekspresi gen spesifik tendon sambil menekan gen kartilago, sedangkan kompresi atau pembongkaran menggeser keseimbangan ke arah fenotip kondrogenik atau degeneratif. Meskipun kolagen III umumnya dikaitkan dengan jaringan parut, bukti dari model regeneratif menunjukkan bahwa pengaturan awal adalah bagian dari perbaikan normal. Elevasi yang terus-menerus, terutama dalam kondisi pembebanan, mencerminkan kegagalan pematangan daripada penyebab degenerasi. Bahkan ketegangan mekanis minimal pun sudah cukup untuk mengatur ekspresi gen matriks dan meningkatkan pemulihan mekanis, menyoroti sensitivitas ekstrem sel tendon terhadap lingkungan pembebanannya. Bersama-sama, temuan ini menunjukkan bahwa kekuatan mekanis yang tidak ada dan menyimpang mengganggu kemajuan normal dari matriks perbaikan awal menuju tendon yang matang dan kompeten secara mekanis.

Perisai stres

Seiring dengan kemajuan tendinopati, bagian tendon yang mengalami degenerasi dapat menjadi bergejala dan mengalami perisai stres. Ketika beban mekanis diterapkan, bagian tendon yang lebih kaku dan lebih sehat akan menanggung beban secara istimewa, sementara bagian degeneratif yang lebih patuh akan dibebani. Fenomena biomekanik ini selanjutnya mengurangi stimulasi mekanis dari jaringan yang sakit dan dapat berkontribusi pada tidak digunakannya dan gangguan remodeling. Karena bagian degeneratif menerima sedikit beban efektif, kapasitasnya untuk adaptasi tendon melalui beban mekanis berkurang.

Tendon menunjukkan perilaku viskoelastik, yang dapat dimanfaatkan sebagai terapi. Dua sifat utama adalah relaksasi stres-penurunan bertahap dalam ketegangan internal selama peregangan berkelanjutan-dan creep, deformasi jaringan yang bergantung pada waktu di bawah tekanan konstan. Sifat-sifat ini menunjukkan bahwa strategi pembebanan yang terkendali dan berkelanjutan dapat meningkatkan stimulasi mekanis pada daerah degeneratif meskipun ada pelindung stres.

Kontraksi isometrik dapat mewakili modalitas pembebanan yang berharga. Model eksperimental telah menunjukkan bahwa pembebanan isometrik dapat meningkatkan ekspresi gen tenogenik. Kontraksi isometrik yang berkepanjangan dapat menginduksi relaksasi stres di daerah tendon yang lebih sehat sambil memungkinkan creep dan ketegangan mekanis di area degeneratif. Hal ini dapat memfasilitasi transmisi beban ke jaringan yang terluka dan berpotensi mendukung adaptasi biologis dan struktural.

Pertanyaan dan pemikiran

Tam et al. (2025) mengusulkan bahwa pada tendinopati, jaringan parut yang patuh dapat berada sejajar dengan tendon sehat yang lebih kaku dan menjadi "terlindung dari stres" secara mekanis, yang berarti bahwa pada tingkat ketegangan fisiologis normal, lebih sedikit serat kolagen dan sel residen di dalam parut yang benar-benar mengalami stres tarik. Karena regulator tenogenik utama peka terhadap beban, transmisi stres yang tidak mencukupi dapat mencegah pematangan bekas luka dan sebaliknya mendukung persistensi fenotipe yang belum matang atau seperti fibrokartilago. Untuk praktik klinis, model ini mendukung alasan untuk pembebanan mekanis dengan dosis yang hati-hati daripada pembongkaran yang berkepanjangan: perampasan stres total telah terbukti mengganggu ekspresi gen tenogenik dan pemulihan mekanis. Para penulis lebih lanjut menyarankan bahwa pembebanan berkelanjutan yang memungkinkan creep viskoelastik (misalnya, kontraksi isometrik) dapat membantu mentransmisikan ketegangan ke dalam bekas luka dan melakukan aktivasi jalur tenogenik, sedangkan pembebanan yang tidak tepat atau tidak ada dapat melanggengkan degenerasi. Namun, penting untuk ditekankan bahwa meskipun kerangka kerja mekanobiologis ini memberikan penjelasan yang masuk akal mengapa pembebanan terkendali dapat bermanfaat dan mengapa rasa takut akan semua pembebanan mungkin salah tempat, bukti klinis langsung bahwa strategi pembebanan tertentu "mengatasi" perisai stres pada manusia belum ditetapkan dalam makalah ini.

Pembebanan isometrik adalah modalitas yang menjanjikan untuk rehabilitasi tendon, tetapi parameter latihan yang optimal masih belum pasti. Dalam studi kasus iniprogram pembebanan isometrik gabungan dan protokol suplementasi diet diterapkan pada seorang atlet dengan tendinopati patela kronis. Strategi diet terdiri dari 15 g gelatin dengan 225 mg vitamin C yang dikonsumsi sekitar satu jam sebelum sesi latihan, yang bertujuan untuk mendukung sintesis kolagen.

Program latihan isometrik menargetkan pembebanan tendon pada rentang menengah dengan menggunakan latihan open chain (ekstensi kaki dan leg press) dan latihan tertutup (Spanish squat). Penahanan isometrik pada awalnya ditentukan selama 10 detik dan secara progresif ditingkatkan dengan penambahan 5 detik hingga maksimum 30 detik. Volume latihan berkisar antara satu hingga tiga set dengan dua hingga empat pengulangan, dilakukan dengan intensitas melebihi 80% dari maksimum satu pengulangan (1 RM), yang dihitung ulang setiap bulan. Sesi berlangsung sekitar 10 menit, dengan durasi penahanan yang dipilih berdasarkan bukti yang menunjukkan bahwa ketegangan tendon patela berkurang sekitar 60% dalam waktu 30 detik setelah kontraksi berkelanjutan dan hanya sedikit setelahnya.

Selama intervensi 18 bulan, peningkatan progresif dalam durasi beban dan penahanan dikaitkan dengan peningkatan kekuatan di semua tugas yang ditolak (ekstensi kaki, leg press, dan Spanish squat hold). Pencitraan resonansi magnetik (MRI) pada awal, 12 bulan, dan 18 bulan menunjukkan penurunan reaktivitas tendon, peningkatan diameter tendon pada bagian tengah, dan penurunan ketebalan pada penyisipan proksimal - temuan yang konsisten dengan renovasi struktural. Atlet melaporkan pengurangan nyeri / rasa sakit yang progresif dan bebas dari rasa sakit pada masa tindak lanjut 18 bulan.

Pengamatan ini menunjukkan bahwa latihan isometrik, terutama bila dikombinasikan dengan strategi nutrisi yang mendukung sintesis kolagen, dapat meningkatkan adaptasi tendon dan perbaikan gejala. Namun, bukti masih terbatas pada studi eksperimental dan laporan kasus yang terisolasi. Uji coba terkontrol yang lebih besar diperlukan untuk menentukan kemanjuran dan parameter optimal dari protokol isometrik. Selain itu, sifat tendon bervariasi sesuai dengan lokasi anatomi, luas penampang, dan lingkungan mekanis, yang dapat memengaruhi perilaku viskoelastik dan strategi pembebanan yang tepat. Seperti yang ditekankan di seluruh ulasan ini, rehabilitasi yang sukses kemungkinan besar tergantung pada pencapaian keseimbangan yang tepat antara beban yang kurang dan beban yang berlebihan, menggarisbawahi perlunya alat klinis yang andal untuk memantau beban mekanis untuk adaptasi tendon.

Bicara kutu buku padaku

Meskipun tinjauan naratif tunduk pada bias yang melekat seperti bias seleksi, tinjauan ini memberikan konteks biologis penting yang dapat membantu fisioterapis untuk lebih memahami struktur tendon dan mekanobiologi dalam pengelolaan tendinopati. Pengetahuan tentang regulasi genetik, jalur transkripsi, dinamika asam amino, dan remodeling protein berkontribusi pada pemahaman yang lebih dalam tentang penyembuhan dan adaptasi tendon, yang dapat menginformasikan strategi rehabilitasi. Namun, sebagian besar bukti mekanistik berasal dari model hewan, dan ekstrapolasi langsung ke patologi tendon manusia masih terbatas.

Sementara uji klinis yang lebih maju diperlukan untuk memperkuat basis bukti, artikel berikutnya dalam seri ini akan memeriksa data dari studi tahun 2022 yang menyelidiki protokol latihan beban tinggi yang bertujuan untuk meningkatkan luas penampang tendon dan meningkatkan nyeri dan fungsi pada pasien dengan Tendinopati Achilles.

Pesan untuk dibawa pulang

• Tendon adalah jaringan yang hidup dan adaptif. Tendon merespons pembebanan mekanis melalui sinyal seluler dan renovasi matriks. Rangsangan mekanis mendorong adaptasi struktural-tendon bukanlah struktur yang lembam.
• Pembebanan biomekanik sangat penting untuk adaptasi. Stres mekanis yang tepat meningkatkan kesehatan dan renovasi tendon, mendukung pemulihan fungsional dan perbaikan struktural melalui beban mekanis pada adaptasi tendon.
• Pelindung stres membatasi adaptasi. Daerah tendon degeneratif dapat dibongkar ketika jaringan yang lebih sehat menanggung sebagian besar beban mekanis. Hal ini mengurangi stimulasi mekanis yang efektif dan dapat menghambat pemulihan.
• Rehabilitasi harus mengatasi perisai stres. Strategi pembebanan harus bertujuan untuk mengirimkan kekuatan mekanis ke jaringan degeneratif sambil menghindari ketegangan yang berlebihan. Sifat viskoelastik (relaksasi stres dan creep) memberikan dasar biomekanik untuk pembebanan terapi yang terkendali.
• Keseimbangan pembebanan adalah kuncinya. Tendon membutuhkan rangsangan mekanis yang cukup untuk adaptasi tetapi rentan terhadap kekurangan beban (yang membuat tidak dapat digunakan) dan kelebihan beban (yang dapat memperparah gejala). Pembebanan yang bersifat individual dan progresif sangat penting.
• Implikasi klinis untuk fisioterapi. Rehabilitasi harus berfokus pada strategi pembebanan yang terukur dan progresif yang mengembalikan stimulasi mekanis ke jaringan yang sakit dan memanfaatkan kemampuan adaptasi tendon.
• Langkah selanjutnya. Artikel yang akan datang akan menerjemahkan prinsip-prinsip biomekanik ini ke dalam strategi klinis, meninjau protokol latihan beban tinggi dan pendekatan praktis untuk mengoptimalkan adaptasi tendon, pengurangan nyeri / rasa sakit, dan pemulihan fungsional pada tendinopati.

Sumber daya ini Sumber daya dari Physiotutors ini memberikan perspektif tambahan tentang biologi tendon dan mekanobiologi, menawarkan wawasan yang relevan secara klinis tentang fungsi dan adaptasi tendon.

Referensi

Tam KT, Baar K. Menggunakan beban untuk meningkatkan rekayasa jaringan tendon / ligamen dan mengembangkan perawatan baru untuk tendinopati. Matrix Biol. 2025 Feb; 135: 39-54. doi: 10.1016/j.matbio.2024.12.001. Epub 2024 Des 5. PMID: 39645093.