Introduzione

Nonostante i progressi nella comprensione della patogenesi della tendinopatia, i risultati degli interventi conservativi e medici tradizionali rimangono incoerenti, con molti pazienti che presentano dolore persistente e limitazioni funzionali. Il modello del continuum proposto da Jill Cook, ampiamente citato, suggerisce che la parte degenerativa di un tendine è strutturalmente irreversibile. Tuttavia, le prove strutturali e meccanobiologiche emergenti mettono in discussione questa ipotesi, indicando che il tessuto tendineo può mantenere una maggiore capacità di adattamento e rimodellamento di quanto si pensasse in precedenza.

Questa revisione esplora l'influenza del carico meccanico sull'adattamento del tendine e i meccanismi biologici alla base della degenerazione, con particolare attenzione alla segnalazione cellulare, al rimodellamento della matrice e alle vie di meccanotrasduzione. Integrando i recenti risultati sperimentali, mira a fornire un quadro biologicamente fondato per informare la prescrizione dell'esercizio nella gestione delle tendinopatie. Questa sintesi teorica funge da base per una prossima revisione che esaminerà le strategie di esercizio ad alto carico e introdurrà un nuovo protocollo di carico per le tendinopatie da applicare clinicamente.

Metodi

Questa revisione narrativa sintetizza i risultati di molteplici studi sperimentali, condotti prevalentemente su modelli animali.

Risultati

Basi biologiche della struttura dei tendini

Il collagene di tipo I (COL1/Col1a1) è la principale proteina strutturale del tessuto tendineo e legamentoso, che conferisce resistenza alla trazione. Dopo una lesione, la sintesi di collagene aumenta; tuttavia, la deposizione di matrice durante la fase proliferativa è spesso disorganizzata. Mentre i tendini sani presentano fibrille di collagene allineate parallelamente alle forze meccaniche, i tendini patologici contengono fibrille più piccole, meno reticolate e disorganizzate. Sebbene il collagene di tipo I fornisca una resistenza meccanica superiore rispetto al collagene di tipo III, i tendini in via di guarigione contengono spesso una percentuale maggiore di collagene di tipo III. Le metalloproteinasi di matrice (MMP), enzimi responsabili della degradazione del collagene, sono contemporaneamente attive durante il rimodellamento dei tessuti.

I tendini adulti lesionati diventano tipicamente altamente cellulari e sviluppano una matrice collagene disorganizzata caratterizzata da fibrille di piccolo diametro, con conseguente fenotipo degenerativo del tessuto.

Rigenerazione dei tessuti e ricapitolazione dello sviluppo

In risposta alla lesione, i geni normalmente attivi durante lo sviluppo embrionale vengono riespressi. Le popolazioni di cellule staminali e proliferative si espandono e si differenziano in tessuti specializzati; tuttavia, i tendini adulti generalmente non riescono a rigenerarsi completamente, lasciando spesso una matrice degenerativa residua. Al contrario, i modelli neonatali dimostrano una maggiore capacità di riparazione funzionale, con un'organizzazione dei tessuti simile ai processi di sviluppo. Questi risultati suggeriscono che la capacità rigenerativa può dipendere dalla capacità di ricapitolare i programmi di sviluppo, una caratteristica che appare più solida negli organismi più giovani e in alcuni modelli sperimentali rispetto alla guarigione dei tendini dell'uomo adulto.

Le proprietà dei materiali riflettono le esigenze meccaniche

I tendini possono essere classificati in base alla loro funzione meccanica come strutture di accumulo di energia o di posizionamento. I tendini che accumulano energia, come il tendine d'achille, assorbono e restituiscono energia meccanica per migliorare l'efficienza locomotoria. I tendini posizionali, esemplificati dal tendine tibiale anteriore, posizionano principalmente le articolazioni e facilitano movimenti come l'appoggio del piede durante la deambulazione. Queste distinzioni funzionali si riflettono nelle proprietà strutturali: i tendini che immagazzinano energia possiedono in genere una sezione trasversale più ampia, che compensa la minore rigidità del materiale per consentire l'immagazzinamento elastico dell'energia. Anche i tendini della stessa catena cinetica possono presentare caratteristiche meccaniche diverse. Ad esempio, il tendine del quadricipite e il tendine rotuleo funzionano in serie ma presentano proprietà di rigidità distinte, con il tendine del quadricipite che è circa due volte meno rigido. Questa differenza riflette probabilmente i loro ambienti meccanici - l'inserzione ossea per il tendine rotuleo e l'attacco muscolare all'osso per il tendine del quadricipite - che impongono modelli di carico distinti e quindi influenzano il carico meccanico sull'adattamento del tendine e i requisiti dei materiali. carico meccanico sull'adattamento del tendine e sui requisiti dei materiali.

Compressione

Le forze di compressione agiscono frequentemente sui tendini, in particolare quando si avvolgono intorno a strutture ossee o retiniche. Studi sperimentali in modelli animali dimostrano che la rimozione del carico compressivo riduce la rigidità del tendine e altera l'adattamento strutturale, indicando che i tendini esposti alla compressione si rimodellano per adattarsi a questo ambiente meccanico. Nell'uomo, le regioni tendinee compresse presentano spesso caratteristiche fibrocartilaginee ricche di collagene di tipo II, specializzate per resistere alle forze di compressione.

Cesoia

Le forze di taglio derivano dallo scorrimento relativo tra tendini, legamenti, muscoli e tessuti adiacenti. Nel Tendine D'Achille, lo scorrimento differenziale tra i fascicoli facilita la trasmissione della forza, ma può diminuire con l'età, contribuendo potenzialmente a ridurre il range di movimento e a compromettere la distribuzione della forza. Il declino della capacità di scorrimento può spiegare in parte la maggiore incidenza della rottura del tendine d'achille nei soggetti anziani. Come nel caso dell'adattamento alla compressione, la riduzione del carico meccanico può contribuire ai cambiamenti degenerativi, all'aumento del rischio di lesioni e al disadattamento. 

Forze specifiche guidano programmi molecolari specifici

Il destino cellulare e la composizione del tessuto sono fortemente influenzati dall'ambiente meccanico attraverso le vie di meccanotrasduzione, sottolineando l'importanza del carico meccanico sull'adattamento del tendine. carico meccanico sull'adattamento del tendine. Le forze meccaniche innescano adattamenti biologici e metabolici che regolano la struttura e la funzione del tessuto, anche se le vie specifiche che regolano la guarigione del tendine rimangono incomplete. Le sezioni successive esaminano gli effetti biomeccanici di diverse modalità di carico sull'adattamento e la riparazione dei tendini.

Tensione

La manipolazione dell'ambiente meccanico, compreso il carico meccanicoè fondamentale per il rimodellamento del tendine e l'adattamento funzionale. Il carico di trazione guida il rimodellamento dei tessuti, ma l'equilibrio tra carichi benefici e potenzialmente dannosi rimane critico. Una maggiore comprensione biomeccanica delle strategie di carico è quindi essenziale per ottimizzare la riabilitazione e l'adattamento dei tendini.

Scleraxis (Scx) è un fattore di trascrizione chiave coinvolto nello sviluppo dei tendini e nella regolazione del collagene. Durante l'embriogenesi, Scx promuove la sintesi del collagene di tipo I (COL1) legandosi alle regioni regolatrici del gene Col1a1. La sua espressione è influenzata dall'attività muscolare e dal carico meccanico. Tuttavia, nei tendini adulti, Scx sembra meno essenziale per la crescita adattativa. Diversi geni tenogenici - tra cui Col1a1, tenomodulina (Tnmd), fibromodulina (Fmod) e Mohawk (Mkx) - possono essere upregolati in risposta al carico senza cambiamenti corrispondenti nell'espressione di Scx. Ciò suggerisce che l'adattamento del tendine può avvenire indipendentemente da Scx e che il suo ruolo primario può riguardare la formazione precoce delle fibrille piuttosto che la loro successiva crescita. Al contrario, Mkx sembra contribuire all'allargamento e alla maturazione delle fibrille in risposta alla stimolazione meccanica, sostenendo il suo ruolo nell'adattamento strutturale del tendine.

I tendini adulti in via di guarigione presentano spesso caratteristiche simili al tessuto in via di sviluppo, tra cui fibrille di collagene di piccolo diametro e un'elevata espressione di Scx. Tuttavia, a differenza dello sviluppo embrionale, la matrice cicatriziale spesso non riesce a maturare in un tessuto organizzato e portante. Una spiegazione è che i segnali meccanici potrebbero non essere adeguatamente trasmessi attraverso la matrice cicatriziale, un fenomeno coerente con lo stress shielding (discusso più avanti). Un'alterata segnalazione meccanica potrebbe ridurre l'attivazione di vie meccanosensibili come Mkx, limitando la maturazione delle fibrille di collagene e contribuendo alla formazione di tessuto cicatriziale meccanicamente inferiore.

Compressione

Le forze di compressione regolano il differenziamento delle cellule tendinee e la composizione della matrice. Le regioni sottoposte a compressione, come l'entesi e le pulegge tendinee, sviluppano comunemente caratteristiche fibrocartilaginee caratterizzate dall'espressione di marcatori della cartilagine, tra cui Col2a1 e aggrecano. Nello sviluppo, i progenitori tendinei inizialmente coesprimono Scx e Sox9 (un fattore di trascrizione condrogenico) prima di segregare in cellule tendinee adattate alla tensione e cellule fibrocartilaginee adattate alla compressione. L'evidenza sperimentale mostra che la compressione prolungata può indurre la formazione di tessuto simile alla cartilagine all'interno del tendine, mentre il carico di trazione promuove l'espressione genica specifica del tendine e sopprime le vie condrogeniche. In assenza di Mkx, la tensione può paradossalmente favorire l'espressione genica condrogenica, portando alla formazione di fibrocartilagine ectopica. Questi risultati indicano che le cellule tendinee possiedono un potenziale multipotente e che il carico meccanico regola la differenziazione attraverso programmi trascrizionali sensibili alla tensione e alla compressione.

La tosatura

La lubricina e l'acido ialuronico sono importanti mediatori dello scorrimento dei fascicoli tendinei e della resistenza al taglio. Tuttavia, la loro regolazione biologica e la risposta al carico meccanico rimangono insufficientemente caratterizzate, limitando la comprensione del loro ruolo nella patologia e nell'adattamento del tendine.

Disposizione spaziale 

L'organizzazione del collagene è essenziale per la funzione del tendine ed è fortemente regolata dalla tensione meccanica. Durante lo sviluppo, le forze di trazione allineano le cellule e le fibrille di collagene attraverso strutture specializzate (fibripositori), producendo l'architettura parallela caratteristica dei tendini sani. Anche nelle matrici di collagene acellulare, la tensione di trazione può aumentare l'allineamento e la densità delle fibrille e questi cambiamenti possono persistere dopo lo scarico. Tuttavia, la permanenza del rimodellamento dipende dalla reticolazione della matrice, che può ridurre l'adattabilità nell'invecchiamento o nei tessuti metabolicamente alterati, come nel diabete. Il carico di trazione aumenta anche la resistenza alla degradazione del collagene e attiva le vie biochimiche (tra cui Mkx) che supportano la maturazione delle fibrille. L'adattamento del tendine, quindi, riflette l'interazione tra l'allineamento meccanico passivo e la segnalazione cellulare attiva in risposta al carico meccanico. carico meccanicoun processo che regola il rimodellamento strutturale e l'ottimizzazione funzionale.

Le forze assenti e aberranti giocano un ruolo nella degenerazione di tendini e legamenti 

I tendini in via di guarigione spesso assomigliano a tessuti immaturi o embrionali, mostrando un'elevata espressione di Scx, un aumento dei collageni fibrillogenici (III, V, XI), fibrille di collagene di piccolo diametro, elevata cellularità, vascolarizzazione e presenza di progenitori Scx+/Sox9+. Queste caratteristiche suggeriscono che il tendine lesionato riattiva un programma di sviluppo, ma non riesce a progredire verso la piena maturazione meccanica, probabilmente a causa di un'alterata segnalazione meccanica. Il carico meccanico è essenziale per la corretta regolazione genica del tendine: la paralisi o lo scaricamento riducono i fattori di trascrizione meccanosensibili come Egr1 e interrompono la segnalazione di Scx mediata da TGF-β, compromettendo la capacità rigenerativa. Il carico di trazione promuove l'espressione dei geni specifici del tendine e sopprime quelli della cartilagine, mentre la compressione o lo scarico spostano l'equilibrio verso fenotipi condrogenici o degenerativi. Sebbene il collagene III sia comunemente associato al tessuto cicatriziale, l'evidenza dei modelli rigenerativi mostra che la sua upregulation precoce fa parte della normale riparazione. L'innalzamento persistente, in particolare in condizioni di scarico, riflette il fallimento della maturazione piuttosto che la causa della degenerazione. Anche una minima sollecitazione meccanica è sufficiente a regolare l'espressione dei geni della matrice e a migliorare il recupero meccanico, evidenziando l'estrema sensibilità delle cellule tendinee al loro ambiente di carico. Insieme, questi risultati suggeriscono che le forze meccaniche, sia assenti che aberranti, interrompono la normale progressione da una matrice di riparazione precoce verso un tendine maturo e meccanicamente competente.

Schermatura dello stress

Con il progredire della tendinopatia, le regioni tendinee degenerative possono diventare sintomatiche e soggette a schermatura da stress. Quando viene applicato un carico meccanico, le porzioni più rigide e sane del tendine sopportano di preferenza il carico, mentre le regioni degenerative più cedevoli vengono scaricate. Questo fenomeno biomeccanico riduce ulteriormente la stimolazione meccanica del tessuto malato e può contribuire al disuso e al rimodellamento. Poiché la parte degenerativa riceve poco carico effettivo, la sua capacità di adattamento del tendine attraverso il carico meccanico diminuisce. carico meccanico è diminuita.

I tendini presentano un comportamento viscoelastico che può essere sfruttato a livello terapeutico. Due proprietà chiave sono il rilassamento da stress - la graduale diminuzione della tensione interna durante uno stiramento prolungato - e il creep, la deformazione dipendente dal tempo del tessuto sottoposto a uno stress costante. Queste proprietà suggeriscono che le strategie di carico controllato e prolungato possono promuovere la stimolazione meccanica delle regioni degenerative nonostante la schermatura delle sollecitazioni.

Le contrazioni isometriche possono rappresentare una valida modalità di carico. Modelli sperimentali hanno dimostrato che il carico isometrico può aumentare l'espressione genica tenogenica. Le contrazioni isometriche prolungate possono indurre un rilassamento dello stress nelle regioni tendinee più sane, consentendo al contempo lo scorrimento e la deformazione meccanica nelle aree degenerative. Questo potrebbe facilitare la trasmissione del carico al tessuto cicatriziale e potenzialmente sostenere l'adattamento biologico e strutturale.

Domande e riflessioni

Tam et al. (2025) propongono che nella tendinopatia, il tessuto cicatriziale compiacente possa trovarsi in parallelo con il tendine sano più rigido e diventare meccanicamente "schermato dalle sollecitazioni", il che significa che ai normali livelli di deformazione fisiologica, un numero minore di fibre di collagene e di cellule residenti all'interno della cicatrice subisce effettivamente uno stress da trazione. Poiché i regolatori tenogenici chiave sono sensibili al carico, una trasmissione insufficiente dello stress può impedire la maturazione della cicatrice e favorire invece la persistenza di un fenotipo immaturo o simile alla fibrocartilagine. Per quanto riguarda la pratica clinica, questo modello supporta il razionale del carico meccanico accuratamente dosato piuttosto che lo scarico prolungato: è stato dimostrato che la privazione completa dello stress compromette l'espressione genica tenogenica e il recupero meccanico. Gli autori suggeriscono inoltre che un carico sostenuto che consenta il creep viscoelastico (ad esempio, contrazioni isometriche) può contribuire a trasmettere la tensione nella cicatrice e ad attivare le vie tenogeniche, mentre un carico inappropriato o assente può perpetuare la degenerazione. Tuttavia, è importante sottolineare che mentre questo quadro meccanobiologico fornisce una spiegazione plausibile del perché il carico controllato potrebbe essere benefico e perché la paura di tutti i carichi potrebbe essere fuori luogo, la prova clinica diretta che specifiche strategie di carico "superino" lo stress-shielding nell'uomo non è ancora stata stabilita in questo articolo.

Il carico isometrico è una modalità promettente per la riabilitazione dei tendini, ma i parametri di allenamento ottimali rimangono incerti. In questo caso di studioè stato applicato un programma combinato di carico isometrico e un protocollo di integrazione alimentare a un atleta affetto da tendinopatia rotulea cronica. La strategia alimentare consisteva nel consumare 15 g di gelatina con 225 mg di vitamina C circa un'ora prima delle sessioni di allenamento, con l'obiettivo di sostenere la sintesi del collagene.

Il programma di esercizi isometrici mirava a caricare il tendine a medio raggio utilizzando esercizi a catena aperta (leg extension e leg press) e a catena chiusa (squat spagnolo). Le prese isometriche sono state inizialmente prescritte per 10 secondi e progressivamente aumentate con incrementi di 5 secondi fino a un massimo di 30 secondi. Il volume di allenamento variava da una a tre serie da due a quattro ripetizioni, eseguite a un'intensità superiore all'80% del massimo a una ripetizione (1 RM), ricalcolato mensilmente. Le sessioni sono durate circa 10 minuti, con durate di mantenimento scelte in base alle prove che dimostrano che la tensione del tendine rotuleo diminuisce di circa il 60% entro 30 secondi dalla contrazione sostenuta e solo marginalmente in seguito.

Nel corso dell'intervento di 18 mesi, l'aumento progressivo del carico e della durata della presa è stato associato a miglioramenti della forza in tutti i compiti con resistenza (estensione della gamba, leg press e prese di squat spagnolo). La risonanza magnetica (RM) al basale, a 12 mesi e a 18 mesi ha dimostrato una riduzione della reattività tendinea, un aumento del diametro del tendine a livello della media sostanza e una diminuzione dello spessore a livello dell'inserzione prossimale, coerenti con il rimodellamento strutturale. L'atleta ha riferito una progressiva riduzione del dolore ed è rimasto libero al 18° mese di follow-up.

Queste osservazioni suggeriscono che l'allenamento isometrico, in particolare se associato a strategie di alimentazione che supportano la sintesi di collagene, può promuovere l'adattamento del tendine e il miglioramento dei sintomi. Tuttavia, le prove rimangono limitate a studi sperimentali e a casi isolati. Sono necessari studi controllati più ampi per determinare l'efficacia e i parametri ottimali dei protocolli isometrici. Inoltre, le proprietà del tendine variano in base alla posizione anatomica, all'area della sezione trasversale e all'ambiente meccanico, che possono influenzare il comportamento viscoelastico e le strategie di carico appropriate. Come sottolineato in questa revisione, il successo della riabilitazione dipende probabilmente dal raggiungimento di un equilibrio appropriato tra sottocarico e carico eccessivo, sottolineando la necessità di strumenti clinici affidabili per monitorare il carico meccanico per l'adattamento del tendine. carico meccanico per l'adattamento del tendine.

Parlami da nerd

Sebbene le revisioni narrative siano soggette a pregiudizi intrinseci come il bias di selezione, questa revisione fornisce un contesto biologico essenziale che può aiutare i fisioterapisti a comprendere meglio la struttura del tendine e la meccanobiologia nella gestione della tendinopatia. La conoscenza della regolazione genetica, delle vie trascrizionali, delle dinamiche degli aminoacidi e del rimodellamento delle proteine contribuisce a una comprensione più approfondita della guarigione e dell'adattamento dei tendini, che può informare le strategie di riabilitazione. Tuttavia, la maggior parte delle prove meccanicistiche deriva da modelli animali e l'estrapolazione diretta alla patologia tendinea umana rimane limitata.

Sebbene siano necessari studi clinici più avanzati per rafforzare le prove di efficacia, il prossimo articolo di questa serie esaminerà i dati di uno studio del 2022 su un protocollo di esercizi ad alto carico volto ad aumentare l'area della sezione trasversale del tendine e a migliorare il dolore e la funzione nei pazienti con tendinopatia d'achille.

Messaggi utili

• I tendini sono tessuti vivi e adattivi. Rispondono al carico meccanico attraverso la segnalazione cellulare e il rimodellamento della matrice. Gli stimoli meccanici determinano l'adattamento strutturale: i tendini non sono strutture inerti.
• Il carico biomeccanico è essenziale per l'adattamento. Un'adeguata sollecitazione meccanica promuove la salute e il rimodellamento dei tendini, favorendo il recupero funzionale e il miglioramento strutturale attraverso il carico meccanico sull'adattamento dei tendini. carico meccanico sull'adattamento del tendine.
• La schermatura da stress limita l'adattamento. Le regioni tendinee degenerative possono essere scaricate quando il tessuto più sano sopporta la maggior parte del carico meccanico. Questo riduce la stimolazione meccanica efficace e può ostacolare il recupero.
• La riabilitazione deve superare la schermatura delle sollecitazioni. Le strategie di carico devono mirare a trasmettere forze meccaniche al tessuto degenerativo evitando sforzi eccessivi. Le proprietà viscoelastiche (rilassamento da sforzo e creep) forniscono una base biomeccanica per un carico terapeutico controllato.
• Il carico equilibrato è fondamentale. I tendini richiedono uno stimolo meccanico sufficiente per l'adattamento, ma sono vulnerabili al sottocarico (che perpetua il disuso) e al sovraccarico (che può aggravare i sintomi). È essenziale un carico progressivo e personalizzato.
• Implicazioni cliniche per la fisioterapia. La riabilitazione deve concentrarsi su strategie di carico misurabili e progressive che ripristinino la stimolazione meccanica del tessuto malato e sfruttino l'adattabilità dei tendini.
• Prossimi passi. Il prossimo articolo tradurrà questi principi biomeccanici in strategie cliniche, esaminando i protocolli di esercizio ad alto carico e gli approcci pratici per ottimizzare l'adattamento del tendine, la riduzione del dolore e il recupero funzionale nella tendinopatia.

Questa risorsa di PHYSIOTUTORS fornisce ulteriori prospettive sulla biologia e sulla meccanobiologia dei tendini, offrendo approfondimenti clinicamente rilevanti sulla funzione e sull'adattamento dei tendini.

Riferimento

Tam KT, Baar K. Using load to improve tendon/ligament tissue engineering and develop novel treatments for tendinopatia. Matrix Biol. 2025 Feb;135:39-54. doi: 10.1016/j.matbio.2024.12.001. Pubblicato il 2024 dicembre 5. PMID: 39645093.