Современные представления о генетической регуляции гистофизиологии соединительной ткани и ее отношение к физическому качеству «гибкости»

  • Авторы: Жолинский А.В1, Кадыкова А.И1, Деев Р.В1,2
  • Учреждения:
    1. Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации ФМБА России
    2. Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова Министерства здравоохранения Российской Федерации
  • Выпуск: Том 16, № 4 (2021)
  • Страницы: 6-13
  • Раздел: Статьи
  • Статья получена: 16.01.2023
  • Статья опубликована: 15.12.2021
  • URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/121887
  • DOI: https://doi.org/10.23868/202112001
  • ID: 121887


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

«Гибкость» - физическое качество человека, которое характеризуется способностью выполнять движения с большой амплитудой. Гибкость важна для достижения успеха в таких видах деятельности, как спорт (спортивная, художественная гимнастика, фигурное катание и др.), а также в классической хореографии, например, балете. Активное участие в формировании подвижности элементов опорно-двигательного аппарата принимают клетки-продуценты внеклеточного матрикса и структурные белки соединительных тканей. Соединительные ткани представляют собой сложную структурно - функциональную систему, компоненты которой кодируются множеством генов. Мутации в них приводят к различным наследственным заболеваниям, повышающим или понижающим «гибкость». Остается не ясна роль генов в формировании состояний, зашифрованных в МКБ-11 под кодом LD28.Z - «Синдромы с вовлечением соединительной ткани в качестве основного признака, неуточненные», и их прогностическая значимость для людей, испытывающих интенсивные физические нагрузки. Цель настоящего обзора - обобщить современные представления о роли генов, внеклеточного матрикса и клеток, его продуцирующих в формировании такого физического качества, как гибкость.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В Жолинский

Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации ФМБА России

Москва, Россия

А. И Кадыкова

Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации ФМБА России

Москва, Россия

Р. В Деев

Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации ФМБА России; Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова Министерства здравоохранения Российской Федерации

Москва, Россия; Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Москаленко Е.А., Ходыкина В.В. Общая характеристика гибкости как физического качества и факторы, влияющие на развитие гибкости. Обучение и воспитание: методики и практика. 2014; 11: 125-28.
  2. Германов Г.Н. Основы биомеханики: двигательные способности и физические качества (разделы теории физической культуры): учебное пособие для СПО. 2-е издание. Москва: издательство «Юрайт»; 2019. с. 13-25.
  3. Зациорский В.М. Физические качества спортсмена: основы теории и методики воспитания. 5-е издание. Москва: издательство «Спорт»; 2020. с. 157-60.
  4. Матвеев Л.П. Теория и методика физической культуры (введение теорию физической культуры; общая теория и методика физического воспитания): учебник для высших учебных заведений физкультурного профиля. 4-е издание. Москва: издательство «Спорт»; 2021. с. 364-91
  5. Behm D.G. The Science and Physiology of Flexibility and Stretching: Implications and Applications in Sport Performance and Health. 1st edition. New York: Routledge, 2019. p. 14-47.
  6. Sarbacher C. A., Halper, J.T. Connective Tissue and Age-Related Diseases. Biochemistry and Cell Biology of Ageing. Clinical Science. 2019; 2: 281-310. doi: 10.1007/978-981-13-3681-2_11.
  7. Омельяненко Н.П., Слуцкий Л.И. Соединительная ткань (гистофизиология и биохимия). Том I. Под редакцией: Миронова С.П. Москва: издательство «Известия»; 2009. с. 12-42.
  8. Hynes R.O., Naba A. Overview of the matrisome-an inventory of extracellular matrix constituents and functions. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2012; 4(1): a004903. doi: 10.1101/cshperspect.a004903.
  9. Bonnans C., Chou J., Werb Z. Remodelling the extracellular matrix in development and disease. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2014; 15(12):786-801. doi: 10.1038/nrm3904.
  10. Mescher L.A. Junqueira’s Basic Histology: Text and Atlas. 15 ed. McGraw-Hill Education; 2016. p. 96-120.
  11. Yi S., Ding F, Gong L., Gu X. Extracellular Matrix Scaffolds for Tissue Engineering and Regenerative Medicine. Curr. Stem Cell Res. Ther. 2017; 12(3):233-46. doi: 10.2174/1574888X11666160905092513.
  12. Martin G. R., Kleinman H.K., Terranova V.P et al. The regulation of basement membrane formation and cell-matrix interactions by defined supramolecular complexes. Ciba Foundation Symposium. 1984; 108: 197-212. doi: 10.1002/9780470720899.ch13.
  13. Naba A., Clauser K.R., Hoersch S. et al. The matrisome: in silico definition and in vivo characterization by proteomics of normal and tumor extracellular matrices. Mol. Cell Proteomics. 2012; 11(4): M111.014647. doi: 10.1074/mcp.M111.014647.
  14. Naba A., Hoersch S., Hynes R.O. Towards definition of an ECM parts list: an advance on GO categories. Matrix Biol. 2012; 31(7-8): 371-72. doi: 10.1016/j.matbio.2012.11.008.
  15. Hynes R.O., Naba A. Overview of the matrisome--an inventory of extracellular matrix constituents and functions. Cold Spring Harb. Per-spect. Biol. 2012; 4(1): a004903. doi: 10.1101/cshperspect.a004903.
  16. Matrisome project. http://matrisomeproject.mit.edu.
  17. Consortium U.P. UniProt: a hub for protein information. Nucleic Acids Res. 2015; 43(D1): D204-D212.
  18. Naba A., Clauser K.R., Ding H. et al. The extracellular matrix: Tools and insights for the “omics” era. Matrix Biol. 2016; 49:10-24. doi: 10.1016/j.matbio.2015.06.003.
  19. Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM). https://www.omim.org/
  20. Murphy-Ryan M., Psychogios A., Lindor N.M. Hereditary disorders of connective tissue: A guide to the emerging differential diagnosis. Genetics in Medicine. 2010; 12(6): 344-54. doi: 10.1097/gim.0b013e3181e074f0.
  21. Karsdal M. Biochemistry of Collagens, Laminins and Elastin Structure, Function and Biomarkers. In: Karsdal M., Leeming D.J., Henrinsen K., Bay-Jensen A-C., Nielsen S.H., Bajer C.L., editors. 2nd ed. Elsevier: Academic Press; 2019. p. 1-23.
  22. Sorushanova A., Delgado L. M., Wu Z. et al. The Collagen Suprafamily: From Biosynthesis to Advanced Biomaterial Development. 2018; 31(1): 1-39. doi: 10.1002/adma.201801651.
  23. Игнатович О.Н., Намазова-Баранова Л.С., Маргиева Т.В. и др. Несовершенный остеогенез: особенности диагностики. Педиатрическая фармакология. 2018; 15(3): 224-32. [Ignatovich O.N., Namazova-Baranova L.S., Margieva T.V. Osteogenesis imperfecta: diagnostic features. Pediatric pharmacology 2018; 15(3): 224-32.]
  24. Полякова, О. А.,. Михайлова Л. К., Садовская Ю. Е. И др. Младенческие кортикалные гиперостозы - обзор литературы и клинические случаи болезни Каффи. Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2020; 2: 121-28.
  25. Malfait F., Francomano C., Byers P. et al. The 2017 international classification of the Ehlers-Danlos syndromes. Am. J. of Medical Genetics Part C: Seminars in Medical Genetics. 2017; 175(1): 8-26. doi: 10.1002/ajmg.c.31552.
  26. Melis D., Cappuccio G., Ginocchio V.M. et al. Cardiac valve disease: an unreported feature in Ehlers Danlos syndrome arthrocalasia type? Ital. J. Pediatr. 2012;38: 65. doi: 10.1186/1824-7288-38-65.
  27. Баранов В.С. Генетика и эпигенетика дисплазий соединительной ткани. Педиатрия. 2013; 92(4): 19-26.
  28. Wang D.D., Gao F.J., Hu F.Y. et al. Mutation Spectrum of Stickler Syndrome Type I and Genotype-phenotype Analysis in East Asian Population: a systematic review. BMC Med. Genet. 2020; 21(1): 27. doi: 10.1186/ s12881-020-0963-z.
  29. Leroux J., Abu Amara S., Lechevallier J. Legg-Calve-Perthes disease. Orthop Traumatol Surg. Res. 2018; 104(1S):S107-S112. doi: 10.1016/j. otsr.2017.04.012.
  30. Riabushko O.B., Yeroshenko G. A., Klepets O.V. et al. Vascular type of Ehlers-Danlos Syndrome - a Rare Monogenic Connective Tissue Disease. Bulletin of Problems Biology and Medicine. 2021; 12:84-90.
  31. Merla G., Brunetti-Pierri N., Piccolo P. et al. Supravalvular Aortic Stenosis. Circulation: Cardiovascular Genetics. 2012; 5(6): 692-96.
  32. Pons L., Bouvagnet P., Bakloul M. et al. Supravalvular Aortic Stenosis Caused by a Familial Chromosome 7 Inversion Disrupting the ELN Gene Uncovered by Whole-Genome Sequencing. Mol. Syndromol. 2019; 10(4): 209-13. doi: 10.1159/000500215.
  33. Mohamed M., Voet M., Gardeitchik T. et al. Cutis Laxa. Adv. Exp. Med. Biol. 2014; 802:161-84. doi: 10.1007/978-94-007-7893-1_11.
  34. Coelho S.G., Almeida A.G. Marfan syndrome revisited: From genetics to the clinic. Rev Port Cardiol (Engl Ed). 2020; 39(4):215-26. English, doi: 10.1016/j.repc.2019.09.008.
  35. Neuhann T.M. Hereditare Linsenluxation [Hereditary ectopia lentis]. Klin. Monbl. Augenheilkd. 2015; 232(3): 259-65. doi: 10.1055/s-0034-1383330.
  36. Knoll R., Postel R., Wang J. et al. Laminin-alpha4 and integrin-linked kinase mutations cause human cardiomyopathy via simultaneous defects in cardiomyocytes and endothelial cells. Circulation. 2007; 116(5): 515-25. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.689984.
  37. Кенис В.М., Команцев В.Н., Димитриева А.Ю. и др. Синдром Шварца-Джампела: опыт диагностики и ортопедического лечения. Нервно-мышечные болезни. 2020;10 (2):53-59.
  38. Uchida N., Shibata H., Nishimura G. et al. A novel mutation in the ACAN gene in a family with autosomal dominant short stature and intervertebral disc disease. Hum. Genome Var. 2020;7(44). doi.:10.1038/ s41439-020-00132-8.
  39. Murphy-Ryan M., Psychogios A., Lindor N.M. Hereditary disorders of connective tissue: A guide to the emerging differential diagnosis. Genetics in Medicine. 2010; 12(6): 344-54. doi: 10.1097/gim.0b013e3181e074f0.
  40. Demak R. Marfan syndrome: a silent killer. Sports Illustr. 1986; 64:30-5.
  41. Cheng A., Owens D. Marfan syndrome, inherited aortopathies and exercise: What is the right answer? Br.J. Sports Med. 2016; 50:100-104.
  42. International Paralympic Committee of USA. https://www.tea-musa.org/usa-triathlon/athletes/allysa-seely.
  43. Gavriilidou A., Galanis N., Gionis M. et al. Management of physical stress in young athletes suffering from connective tissue disorders induced by fibrillinopathies: The importance of ergophysiology. IOSR J. of Sports and Physical Education. 2017; 4(5): 16-26.
  44. Проект российских рекомендаций, наследственные и многофакторные нарушения соединительной ткани у детей алгоритмы диагностики, тактика ведения. Разработан комитетом экспертов педиатрической группы «дисплазия соединительной ткани» при российском научном обществе терапевтов. Педиатрия. 2014; 93(5): 4-40.
  45. Румянцева В.А., Заклязьминская Е.В. Клиническое и генетическое разнообразие наследственных дисплазий соединительной ткани. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2015; 2: 5-17. https://icd.who.int/browse11/l-m/en.
  46. ICD-11 for Mortality and Morbidity Statistics. https://icd.who.int/browse11/l-m/en.
  47. Тябут Т.Д., Каратыш О.М. Недифференцированная дисплазия соединительной ткани. Совpeменная ревматология. 2009; 3(2): 19-23.
  48. Тимохина В.Э., Мехдиева К.Р., Бляхман Ф.А. Дисплазия соединительной ткани у юных и молодых спортсменов: обзор литературы. Человек. Спорт. Медицина 2018; 18(3): 101-12.
  49. Ивянский С.А., Балыкова Л.А., Щекина Н.В. и др. Соединительнотканные дисплазии в спортивной практике. Consilium Medicum. Педиатрия (Прил.). 2016; 4: 48-55.
  50. Друк И.В., Нечаева Г.И., Осеева О.В. и др. Персонифицированная оценка риска развития неблагоприятных сердечнососудистых осложнений у пациентов молодого возраста с дисплазией соединительной ткани. Кардиология. 201 5;55:3: 25-84.
  51. Weber A.E, Bedi A., Tibor L.M et al. The hyperflexible hip: managing hip pain in the dancer and gymnast. Sports Health. 2015; 7: 346-58.
  52. Byrd J. W., John C. C., Kim Y-G. et al. Hip dysplasia in wrestlers: three lessons learned. J. of Hip Preservation Sur.2017; 4(4): 332-36 doi: 10.1093/jhps/hnx028.
  53. Frost H.M. Wolff's Law and bone's structural adaptations to mechanical usage: an overview for clinicians. Angle. Orthod. 1994; 64(3):175-88.
  54. Gong H., Zhu D., Gao J. et al. An adaptation model for trabecular bone at different mechanical levels. Biomed. Eng. Online. 2010; 9:32. doi: 10.1186/1475-925X-9-32.
  55. Mege R.M, Ladoux B. De l’irruption de la mecanique dans la chimie du vivant [The irruption of mechanics in the chemistry of life]. Med. Sci. (Paris). 2018; 34(11):963-71. French. doi: 10.1051/medsci/2018241.
  56. Davidson L.A. Mechanical design in embryos: mechanical signalling, robustness and developmental defects. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol Sci. 2017; 372(1720): 20150516. doi: 10.1098/rstb.2015.0516.
  57. Miller C.J., Davidson L.A. The interplay between cell signalling and mechanics in developmental processes. Nat. Rev. Genet. 2013; 14(10):733-44. doi: 10.1038/nrg3513.
  58. Weaver V.M. Cell and tissue mechanics: the new cell biology frontier. Mol. Biol. Cell. 2017; 28(14):1815-18. doi: 10.1091/mbc.E17-05-0320.
  59. Ramage L.Integrins and extracellular matrix in mechanotransduction. Cell Health Cytoskelet. 2011; 4:1-9. doi: 10.2147/CHC.S21829.
  60. Wang J.H, Thampatty B.P. An introductory review of cell mechanobiology. Biomech. Model Mechanobiol. 2006; 5:1-16. doi: 10.1007/ s10237-005-0012-z.
  61. Plikus M.V., Wang, X., Sinha, S. et al. Fibroblasts: Origins, definitions, and functions in health and disease. Cell. 2021; 184(15): 3852-72. doi: 10.1016/j.cell.2021.06.024.
  62. Потехина Ю.П., Филатова А.И., Трегубова Е.С. и др. Механосенситивность различных клеток: возможная роль в регуляции и реализации эффектов физических методов лечения (обзор). Современные технологии в медицине. 2020; 12(4): 77-90. doi: 10.17691/stm2020.12.4.10.
  63. Lynch M.D., Watt F.M. Fibroblast heterogeneity: implications for human disease. J. Clin. Invest.2018; 128(1): 26-35. doi: 10.1172/JCI93555.
  64. Бозо И.Я., Деев Р.В., Пинаев Г.П. «Фибробласт» - специализированная клетка или функциональное состояние клеток мезенхимного происхождения? Цитология. 2010; 52(2): 99-109.
  65. Wang J. H-C., Thampatty B.P., Lin J-S. Mechanoregulation of gene expression in fibroblasts. Gene. 2007; 391(1-2): 1-15. doi: 10.1016/j.gene.2007.01.014.
  66. Dulauroy S., Di Carlo S.E., Langa F. et al. Lineage tracing and genetic ablation of ADAM12 (+) perivascular cells identify a major source of profibrotic cells during acute tissue injury. Nat Med. 2012; 18(8): 1262-70. doi: 10.1038/nm.2848.
  67. Shi-Wen X., Renzoni E.A., Kennedy L. Endogenous endothelin-1 signaling contributes to type I collagen and CCN2 overexpression in fibrotic fibroblasts. Matrix Biol. 2007; 26, 625-32. doi: 10.1016/j.matbio.2007.06.003.
  68. Hinz B. The myofibroblast: paradigm for a mechanically active cell. J. of Biomechanics. 2010; 43(1 ):146-155. doi: 10.1016/j.jbiomech.2009.09.020.
  69. Tomasek J.J, Gabbiani G., Hinz B. et al. Myofibroblasts and mechano-regulation of connective tissue remodelling. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2002; 3(5):349-63. doi: 10.1038/nrm809.
  70. Hinz B., Gabbiani G. Cell-matrix and cell-cell contacts of myofibroblasts: role in connective tissue remodeling. Thromb Haemost. 2003; 90(6):993-02. doi: 10.1160/TH03-05-0328.
  71. Yang M.T., Reich D.H., Chen C.S. Measurement and analysis of traction force dynamics in response to vasoactive agonists.Integr. Biol. (Camb). 2011; 3(6):663-74. doi: 10.1039/c0ib00156b.
  72. D’Urso M., Kurniawan N.A. Mechanical and Physical Regulation of Fibroblast-Myofibroblast Transition: From Cellular Mechanoresponse to Tissue Pathology. Front. Bioeng. Biotechnol. 2020. doi: 10.3389/fbioe.2020.609653.
  73. Wang J. H-C. Mechanobiology of tendon. J.Biomech. 2006; 39(9):1563-82. doi: 10.1016/j.jbiomech.2005.05.011.
  74. Bershadsky A.D., Balaban N.Q., Geiger B. Adhesion-dependent cell mechanosensitivity. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2003;19: 677-95. doi: 10.1146/annurev.cellbio.19.111301.153011.
  75. MacKenna D., Summerour S.R., Villarreal F.J. Role of mechanical factors in modulating cardiac fibroblast function and extracellular matrix synthesis. Cardiovasc. Res. 2000; 46: 257-63. doi: 10.1146/annurev.cellbio.19.111301.153011.
  76. Zaidel-Bar R., Itzkovitz S., Ma’ayan A. et al. Functional atlas of the integrin adhesome. Nat. Cell Biol. 2007; 9(8): 858-67. doi: 10.1038/ncb0807-858.
  77. Teoh C.M, Tam J.K., Tran T.Integrin and GPCR crosstalk in the regulation of ASM contraction signaling in asthma. J. Allergy. 2012: 341282. doi: 10.1155/2012/341282.
  78. Nardone G., Oliver-De La Cruz, Vrbsky J. et al. YAP regulates cell mechanics by controlling focal adhesion assembly. Nat.Commun.2017; 8:15321. doi: 10.1038/ncomms15321.
  79. Geiger B., Yamada K.M. Molecular architecture and function of matrix adhesions. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011; 3(5):a005033.
  80. Пастушкова Л.Х., Колотева М.И., Гончарова А.Г. Изменения протеома крови космонавтов с микрои макрососудистыми травмами при перегрузках на заключительном этапе длительных космических полетов. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2020; 54(5): 6-14.
  81. Pastushkova L.K., Kireev K.S., Kononikhin A.S. et al. Detection of renal tissue and urinary tract proteins in the human urine after space flight. PLoS One. 2013; 8(8): e71652. doi: 10.1371/journal.pone.0071652.
  82. Kononikhin A.S., Starodubtseva N.L., Pastushkova L.K. et al. Spaceflight induced changes in the human proteome. Expert. Rev. Proteomics. 2017;14 (1): 15-29. doi: 10.1080/14789450.2017.1258307.
  83. Buravkova L., Larina I., Andreeva E. et al. Microgravity Effects on the Matrisome. Cells. 2021; 10(9): 2226. doi: 10.3390/cells10092226.
  84. Schreiber T., Allenspach P., Seifert B. et al. Connective tissue adaptations in the fingers of performance sport climbers. Eur. J. Sport Sci. 2015; 15(8):696-702. doi: 10.1080/17461391.2015.1048747.
  85. Prakash A., Entwisle T., Schneider M. et al. Connective tissue injury in calf muscle tears and return to play: MRI correlation. Br.J. Sports Med. 2018; 52(14): 929-33. doi: 10.1136/bjsports-2017-098362.
  86. Renoux J., Brasseur J.L., Wagner M. et al. Ultrasound-detected connective tissue involvement in acute muscle injuries in elite athletes and return to play: The French National Institute of Sports (INSEP) study. J. Sci. Med. Sport. 2019; 22(6): 641-46. doi: 10.1016/j.jsams.2019.01.007.
  87. Angelina M. V., Leif E. P., David D et al. High Prevalence of Connective Tissue Gene Variants in Professional Ballet. The Am. J. of Sports Medicine. 2019; 5: 1-7. doi: 10.1177/0363546519887955.
  88. Artells R., Pruna R., Dellal A. et al. Elastin: a possible genetic biomarker for more severe ligament injuries in elite soccer. A pilot study. Muscles Ligaments Tendons J. 2016; 6(2): 188-92. doi: 10.11138/mltj/2016.6.2.188/.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2021


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: 

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах