Η επίδραση της ακινητοποίησης στα οστά και στους μυς

Transcript

1 :25:37 Το ανθρώπινο μυοσκελετικό σύστημα στηρίζει το σώμα στην όρθια στάση. Οι αντιβαρικοί μυς της κατώτερης ράχης, της κοιλιάς, των ισχίων και του κατώτερου ποδός είναι εξαιρετικά σημαντικοί στη διατήρηση της στάσης και της ισορροπίας. Η αρχιτεκτονική του φλοιώδους και σπογγώδους οστού στον αξονικό και περιφερικό σκελετό προσαρμόζεται σύμφωνα με τη μηχανική φόρτιση από τη σύσπαση των μυών και την επίδραση της βαρύτητας [1]. Ο μυϊκός και οστίτης ιστός αρχίζουν να μειώνουν την προσαρμογή τους στη φόρτιση κατά τη διάρκεια του κλινοστατισμού μέσα σε ημέρες. Τα κύρια στοιχεία της ακινητοποίησης επί κλίνης που συντελούν σε αλλαγές στο μυοσκελετικό σύστημα είναι: (1) η έλλειψη της φυσιολογικής φόρτισης που ασκείται στα οστά στην όρθια στάση και (2) η μείωση του αριθμού και της έντασης των μυϊκών συσπάσεων, ιδιαίτερα στους μυς της στάσης [1]. 1. Ανθρώπινα μοντέλα μυοσκελετικής αχρησίας H απλή μείωση των επιπέδων φυσιολογικής δραστηριότητας αντιπροσωπεύει το πρώτο στοιχείο αναφορικά με την αχρησία. Για παράδειγμα, σε γυμνασμένους ανθρώπους που σταμάτησαν τη γυμναστική έχουν αναφερθεί μειώσεις της μυϊκής μάζας και δύναμης. Παρομοίως, μειώσεις στην εβδομαδιαία άσκηση φόρτισης είχαν ως αποτέλεσμα μείωση της οστικής μάζας σε άνδρες και γυναίκες. Πιο δραματικές αλλαγές εμφανίζονται με τον παρατεινόμενο κλινοστατισμό ή τις συνθήκες έλλειψης βαρύτητας στο διάστημα, ιδιαίτερα στα οστά. Οι καταστάσεις αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση των συμπιεστικών δυνάμεων που συνήθως ασκούνται στα οστά στην όρθια στάση, σε συνθήκες φυσιολογικής βαρύτητας. Επιπλέον, εφόσον αφαιρεθούν οι δυνάμεις αντίδρασης του εδάφους, η μυϊκή δύναμη που απαιτείται για την παραγωγή κίνησης είναι πολύ ελαττωμένη. Η τοποθέτηση ενός μέλους σε γύψο προκαλεί μία πιο σταθερή ακινητοποίηση και ταχύτερες μειώσεις στη μυϊκή και οστική μάζα από την ακινητοποίηση επί κλίνης. Το ακραίο μοντέλο αυτής της μορφής αχρησίας, παρουσιάζεται σε άτομα με βλάβη του νωτιαίου μυελού. Οι μύες και τα οστά των παράλυτων άκρων είναι εντελώς ακινητοποιημένα. Πέραν των σημαντικών πληροφοριών που αντλούμε από την ομάδα αυτή, πρέπει να είμαστε προσεκτικοί στη μεταφορά δεδομένων σε φυσιολογικά ακινητοποιημένα άτομα, επειδή η ύπαρξη διαφορετικής παθολογίας, μοναδικής για τη βλάβη του νωτιαίου μυελού (νευρογενής βλάβη), μπορεί να επιτείνει τα αποτελέσματα της μειωμένης φόρτισης [2]. Ένα εναλλακτικό μοντέλο για τη μελέτη των επιδράσεων της μη φόρτισης σε ανθρώπους έχει αναπτυχθεί από τους Tesch και συν [3]. Στο μοντέλο αυτό το άτομο μετακινείται με βακτηρίες, ενώ το ένα άκρο είναι ακινητοποιημένο και ανυψωμένο από το έδαφος με το γόνατο σε κάμψη (Εικόνα). Αυτός ο τρόπος βάδισης παρέχει έναν εναλλακτικό τρόπο εξέτασης, τουλάχιστον αναφορικά με τη μελέτη των μυών και οστών του μη φορτιζόμενου άκρου.

2 Το μοντέλο όπου το άτομο μετακινείται με βακτηρίες, ενώ το ένα άκρο είναι ακινητοποιημένο και ανυψωμένο από το έδαφος με το γόνατο σε κάμψη. Εικόνα παρμένη από Tesch PA, Berg HE, Haggmark T, et al (1991). Muscle strength and endurance following lower limb suspension in man. Physiologist 34(1 Suppl):S Οι Grabois και συν αναφέρουν επίσης ότι ο πρωταρχικός παράγοντας για την ενεργοποίηση της οστικής κατασκευής είναι η φόρτιση από το σωματικό βάρος, η οποία σε μεγάλο βαθμό εξαλείφεται στην ύπτια θέση. Συνεπώς, η ακινητοποίηση σε κλίνη και η ακινητοποίηση γενικότερα, οδηγούν στην οστεοπόρωση από αχρησία, που τεκμηριώνεται από την αυξημένη απέκκριση ασβεστίου και από τη μειωμένη οστική πυκνότητα [4]. 2. Αλλαγές στα οστά λόγω ακινητοποίησης Ο ρυθμός των δομικών αλλαγών των οστών, πέραν αυτών που παρατηρούνται στους μυς κατά τη διάρκεια της ακινητοποίησης επί κλίνης ή της μη φόρτισης, οφείλεται σε ένα βαθμό στη βραδεία ανακατασκευή του οστίτη ιστού. Παρ όλα αυτά, η δραματική αύξηση του ασβεστίου των ούρων που παρατηρείται μία εβδομάδα μετά από την έναρξη του κλινοστατισμού αντανακλά την αρνητική ισορροπία του ασβεστίου. Ακινητοποίηση επί κλίνης νεαρών ενηλίκων ανδρών, διάρκειας είκοσι εβδομάδων έχει ως αποτέλεσμα 60% αύξηση της απέκκρισης του ασβεστίου των ούρων, με τις μεγαλύτερες τιμές να σημειώνονται μεταξύ της πέμπτης και έβδομης εβδομάδας [1]. Αυξήσεις ή σταθερές τιμές της παραθορμόνης του ορού παρατηρούνται κατά τη διάρκεια του κλινοστατισμού σε υγιείς άνδρες, ως αποτέλεσμα της αρνητικής ομοιοστασίας του ασβεστίου. Τα επίπεδα της βιταμίνης D του ορού μειώνονται ή παραμένουν σταθερά. Αντιθέτως, ασθενείς με οξεία βλάβη του νωτιαίου μυελού και λειτουργικά πλήρη ακινητοποίηση των πληγέντων άκρων έχουν χαμηλά επίπεδα παραθορμόνης και βιταμίνης D [1]. Ο κλινοστατισμός επιφέρει μείωση της εντερικής απορρόφησης του ασβεστίου, αλλά δεν μπορεί αφ εαυτού να εξηγήσει τα αυξημένα επίπεδα απέκκρισης ασβεστίου στα ούρα. Η οστικής προέλευσης υπερασβεστιουρία πιστοποιήθηκε με πρόσφατες μετρήσεις των μεταβολών της οστικής πυκνότητας και των βιοχημικών δεικτών, μετά από περιόδους κλινοστατισμού. Αν και η έλλειψη δραστηριότητας των μυών και επομένως η μειωμένη ένταση που επιβάλλεται στο οστούν μπορεί να συμβάλλει στην οστική απώλεια, η ύπτια ισομετρική ή ισοτονική άσκηση κατά τη διάρκεια της ακινητοποίησης σε κλίνη επηρεάζει ελάχιστα την απώλεια αυτή. Οι παρεμβάσεις για την ελαχιστοποίηση της οστικής απώλειας λόγω ακινητοποίησης σε κλίνη περιλαμβάνουν πρώιμη φόρτιση και κινητοποίηση. Η ορθοστάτηση για αρκετές ώρες την ημέρα μειώνει σημαντικά την οστική απώλεια και την υπερασβεστιουρία. Σε μία μελέτη που εξετάζει τους οστικούς βιοχημικούς δείκτες κατά τη διάρκεια της ακινητοποίησης σε κλίνη, η χρήση ενδορρινικής καλσιτονίνης σολομού προτάθηκε ως αποτελεσματική στη μείωση της πρόωρης αύξησης της οστικής απορρόφησης που προκαλείται από την ακινητοποίηση [1]. Αυστηρός κλινοστατισμός, διάρκειας τεσσάρων μηνών, σε υγιείς άνδρες εθελοντές, ηλικίας ετών, είχε ως αποτέλεσμα σημαντικές μειώσεις στην οστική πυκνότητα της σπονδυλικής στήλης (-4%), του αυχένα του μηριαίου (-4%) και της κνήμης (-2%), ενώ πιο εμφανής ήταν η απώλεια στην πτέρνα (-10%). Ωστόσο, η οστική πυκνότητα της κερκίδας δεν εμφάνισε αλλαγές [1]. Το εύρημα αυτό αντανακλά τα συγκρίσιμα ευρήματα των μεγάλων μειώσεων του οστικού περιεχομένου της πτέρνας και της μικρής μείωσης στα άνω άκρα κατά τη διάρκεια της μη φόρτισης των μελών στις πτήσεις στο διάστημα. Τα οστά των κάτω άκρων είναι εκτεθειμένα σε συχνές, μακρόχρονες συμπιεστικές φορτίσεις της τάξεως του 1 G και βιώνουν τη μεγαλύτερη μείωση σε δραστηριότητες καθημερινής φόρτισης που περιλαμβάνουν ακινητοποίηση ή συνθήκες χωρίς βαρύτητα. Αντιθέτως, η χρήση των

3 άνω άκρων αυξάνεται κατά τη διάρκεια των πτήσεων στο διάστημα διότι βοηθάει στις μετακινήσεις και την πραγματοποίηση δραστηριοτήτων. Η οστική απώλεια παρατηρείται συνήθως σε οστά που φορτίζονται, όπως τα μακρά οστά των κάτω άκρων, η πτέρνα και τα μετακάρπια. Η πυκνότητα των αλάτων των σπονδύλων μειώνεται κατά 1% περίπου ανά εβδομάδα ακινητοποίησης σε κλίνη, ποσοστό περίπου 50 φορές μεγαλύτερο του προβλεπόμενου υπό φυσιολογικές συνθήκες απώλειας οστού. Μία άλλη μελέτη κατέδειξε απώλειες 25-40% στην οστική μάζα της πτέρνας, ύστερα από εβδομάδες κλινοστατισμού. Τα οστά που δεν φορτίζονται, όπως η κερκίδα και η ωλένη, χάνουν σημαντικά λιγότερη οστική πυκνότητα, ενώ σε κάποιες μελέτες το κρανίο παρουσίασε πραγματικά μία αύξηση στην πυκνότητα αλάτων (ίσως εξ αιτίας της νέας φόρτισης με βάρος στην ύπτια θέση) [4]. Οι Nishimura και συν κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η πρώιμη ακινητοποίηση επί κλίνης αρχικά αυξάνει την απορρόφηση της οστικής θεμέλιας ουσίας, χωρίς την ενεργοποίηση των οστεοκλαστών, και οδηγεί σε ταχεία απώλεια ασβεστίου, χωρίς οποιαδήποτε ευδιάκριτη αλλαγή στην ανατομική δομή. Μία χωριστή μελέτη ακινητοποίησης σε κλίνη, διάρκειας 17 εβδομάδων, κατέδειξε μία μικρή αύξηση του ύψους των μεσοσπονδυλίων δίσκων, περίπου 1mm. Μετά από ακινητοποίηση σε κλίνη, διάρκειας 5 εβδομάδων, το ύψος των δίσκων επέστρεψε στη βασική του θέση μετά από μερικές ημέρες βάδισης, ενώ μετά από ακινητοποίηση σε κλίνη, διάρκειας 17 εβδομάδων, η εν λόγω περιοχή των δίσκων διατήρησε αυξημένο ύψος, ακόμα και μετά από βάδιση 6 εβδομάδων [5]. Σε μελέτη των Rittweger και συν διαπιστώθηκε μείωση των αλάτων των οστών της κνήμης κατά την ακινητοποίηση σε κλίνη, διάρκειας 90 ημερών (toulouse bed rest study) [6]. Η απώλεια αυτή μετριάστηκε με άσκηση και φαρμακευτική αγωγή με παμιδρονάτη. Η απώλεια οστικών αλάτων στα άτομα που έλαβαν την παμινδρονάτη και στα άτομα που πραγματοποίησαν ασκήσεις αντίστασης, υποδηλώνει ότι τα αντίμετρα αυτά δεν ήταν απολύτως αποτελεσματικά για την αντιμετώπιση της ακινητοποίησης επί κλίνης. Εντούτοις, η παρατήρηση ότι η απώλεια οστικών αλάτων σε μερικά άτομα της ομάδας ελέγχου της ίδιας μελέτης ήταν πολύ βραδεία, υποδεικνύει ότι παρεμβαίνουν και άλλοι παράγοντες, εκτός από τη μηχανική χρήση. Τέτοιοι άλλοι παράγοντες θα μπορούσαν να είναι τοπικοί (π.χ. στρατολόγηση οστεοκλαστών από τον μυελό των οστών) ή συστηματικοί (π.χ. νεφρική ικανότητα απέκκρισης ασβεστίου) [6]. Παρ όλα αυτά, υπάρχει μία ισχυρή συστηματική καθοδήγηση στην απώλεια οστών, όπως φαίνεται από την ισχυρή συμμετρία των αλλαγών στη BMC στην αριστερή και δεξιά κνήμη. Ένα άλλο σύνολο παρατηρήσεων θα μπορούσε να συνοψιστεί ως αποτέλεσμα υστέρησης. Η απώλεια οστικών αλάτων αρχίζει πραγματικά μόνο μετά από τέσσερις εβδομάδες ακινητοποίησης και συνεχίζεται για τουλάχιστον δύο εβδομάδες μετά από την επανέναρξη της βάδισης. Το τελευταίο εύρημα θα μπορούσε ενδεχομένως να οφείλεται σε μία αύξηση των μικροβλαβών, οι οποίες οδήγησαν στην αναδιαμόρφωση της δραστηριότητας, που αποδεικνύεται από την απώλεια οστικής μάζας (BMC) στη μετάφυση των οστών που ήταν αμελητέα κατά τη διάρκεια της ακινητοποίησης σε κλίνη αλλά ουσιαστική κατά τη διάρκεια της επανέναρξης της βάδισης. Εντούτοις, η καθυστερημένη έναρξη της οστικής απώλειας είναι δύσκολο να εξηγηθεί από τον χρόνο ενεργοποίησης των οστεοκλαστών (στη σειρά των ημερών). Ακόμη πιο δυσκολονόητη είναι η ταχεία αύξηση της BMC, στη διάφυση της κνήμης κατά τη διάρκεια της επανέναρξης της βάδισης [6]. 3. Αλλαγές στη μυϊκή μάζα λόγω ακινητοποίησης Στην κλασική μελέτη των Dietrick και συν η ακινητοποίηση με γύψο για 6-7 εβδομάδες οδήγησε σε απώλεια 6.6% στους καμπτήρες του αγκώνα, 8.7% στους καμπτήρες του ώμου, 13.7% στους ραχιαίους καμπτήρες της ποδοκνημικής και 20.8% στη δύναμη των καμπτήρων της ποδοκνημικής. Έκτοτε πολλές μελέτες διαπίστωσαν παρόμοια μορφή απώλειας δύναμης των μυών [7].

4 Στην ακινητοποίηση σε κλίνη διαπιστώνεται μείωση στη δύναμη των μυών περίπου 1% ανά ημέρα ( % την ημέρα, ανάλογα με τη μελέτη). Το ποσό δύναμης που χάνεται κυμαίνεται από 20-50%. Η μεταβλητότητα αυτή εξηγείται εν μέρει από τις διαφορετικές μεταβλητές που εξετάζονται στις διάφορες μελέτες, όπως η διάρκεια και ο σχετικός περιορισμός που προκαλεί η ακινητοποίηση σε κλίνη, οι τεχνικές μέτρησης της δύναμης και ο τύπος της μυϊκής δύναμης που διερευνάται (ισομετρική vs ισοτονική) [7]. Σε πιο πρόσφατες μελέτες, φόρτιση του ενός κάτω άκρου για τέσσερις εβδομάδες είχε ως αποτέλεσμα 7% μείωση της μυϊκής επιφανειακής διαμέτρου του μέσου γλουτιαίου, ενώ καμία αλλαγή δεν παρατηρήθηκε στην αντίστοιχη περιοχή του φορτιζόμενου άκρου. Η μυϊκή βιοψία μπορεί να επιβεβαιώσει την ατροφία αυτή, ενώ ο μέσος όρος μείωσης της επιφανειακής διαμέτρου, μετά από έξι εβδομάδες αδράνειας του άκρου, είναι της τάξης του 14%. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της μείωσης στη μυϊκή μάζα είναι αποτέλεσμα κυρίως της ατροφίας που παρατηρείται στους εκτείνοντες στο γόνατο παρά στους καμπτήρες. Η αδράνεια και η τοποθέτηση του χεριού σε γύψο για μικρό χρονικό διάστημα εννέα ημερών προκαλεί 4% μείωση της επιφανειακής διαμέτρου των μυών του αντιβραχίου [1]. Παρόμοιες αλλαγές έχουν παρατηρηθεί μετά από ακινητοποίηση επί κλίνης. Η μυϊκή επιφανειακή διάμετρος στον μέσο γλουτιαίο μειώνεται κατά 8% μετά από 30 ημέρες ακινητοποίησης. Ατροφία παρουσιάζεται επίσης στους καμπτήρες της ποδοκνημικής 35 ημέρες μετά τον οριζόντιο κλινοστατισμό. Πιο παρατεταμένος κλινοστατισμός είναι ικανός να προκαλέσει μυϊκή απώλεια κυρίως στις μυϊκές ίνες ταχείας σύσπασης. Κλινοστατισμός διάρκειας 119 ημερών επιφέρει 21% μείωση στο μυϊκό περιεχόμενο των καμπτήρων της ποδοκνημικής. Ενδιαφέρον είναι το εύρημα ότι η αντίστοιχη μείωση των κατώτερων μυών της ράχης, οι οποίοι είναι σημαντικοί για την όρθια στάση, είναι μόνο 9% μετά την παρατεταμένη ακινητοποίηση επί κλίνης [1]. Η απώλεια δύναμης είναι κατά συνέπεια μεγαλύτερη στους μυς της στάσης και στους φορτιζόμενους μυς των κάτω άκρων. Οι μύες των άνω άκρων είναι σημαντικά λιγότερο αναμεμιγμένοι, σύμφωνα με μελέτες που βρήκαν διατήρηση της δύναμης σύλληψης του χεριού σε ασθενείς υπό κλινοστατισμό. Οι παράλληλες απώλειες στη δύναμη των μυών της στάσης και των κάτω άκρων οδηγούν σε απώλεια της μυϊκής μάζας και αυξανόμενη ατροφία των μυών [4]. Μία μελέτη ακινητοποίησης σε κλίνη, διάρκειας 17 ημερών, κατέδειξε απώλεια 30% του όγκου στους εκτείνοντες της ποδοκνημικής, 16-18% στους τετρακεφάλους, 9% στους ραχιαίους και καμία απώλεια όγκου στους μυς των άνω άκρων. Αυτά τα αποτελέσματα είναι σύμφωνα με εκείνα άλλων μελετών. Επιπλέον, είναι πιθανόν, η απώλεια δύναμης και όγκου των μυών να εμφανίζεται σχετικά γρήγορα κατά το πρώιμο μέρος της ακινητοποίησης σε κλίνη, με μια μελέτη να καταδεικνύει απώλεια όγκου 3% στους μυς των μηρών μέσα σε 7 ημέρες ακινητοποίησης σε κλίνη, όπως αυτή ποσοτικοποιήθηκε με τη χρήση μαγνητικής τομογραφίας [8]. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ακινητοποίηση σε κλίνη από μόνη της δεν αποφορτίζει εντελώς τα οστά. Τα υγιή νέα άτομα κατά την ακινητοποίηση σε κλίνη χρησιμοποιούν τους μυς της πλάτης και των ποδιών με σημαντική συχνότητα για να μετακινούνται επάνω στο κρεβάτι, σε σχέση με τους ηλικιωμένους και τους ασθενείς σε αποκατάσταση που δεν έχουν τη δυνατότητα να επανατοποθετήσουν το σώμα τους ελεύθερα. Σε ανατομικό και ιστολογικό επίπεδο, πολλές αλλαγές εμφανίζονται στους μυς, αν και πολλά από αυτά τα ευρήματα έχουν προκύψει ύστερα από μελέτες σε ζώα. Οι μελέτες σε ζώα (ιδιαίτερα σε αρουραίους) διαπίστωσαν ότι οι μυϊκές ίνες τύπου Ι (βραδεία σύσπαση) επηρεάζονται κυρίως από την ακινητοποίηση σε κλίνη, παρά οι μυϊκές ίνες τύπου ΙΙ (ταχεία σύσπαση). Επιπλέον, ο ρόλος των εκτεινόντων μυών των φυσιολογικών άκρων στη σωστή στάση του σώματος εξηγεί τη μεγαλύτερη ατροφία που προκαλεί η ακινησία σε αυτούς, σε σχέση με τους καμπτήρες. Ωστόσο, σε μελέτη ακινητοποίησης σε κλίνη για διάστημα 30 ημερών, παρατηρήθηκε μικρή διαφορά στον βαθμό της ατροφίας των μυϊκών ινών τύπου Ι, σε σχέση με του τύπου ΙΙ [9].

5 - οι βιβλιογραφίες βρίσκονται στη διάθεση του συγγραφέα - το άρθρο δημοσιεύτηκε στο Ιατρικό περιοδικό Σκελετική Υγεία με τον ίδιο τίτλο