Fala uderzeniowa jako biologiczne narzędzie terapeutyczne: od stymulacji mechanicznej do wyleczenia, poprzez mechanotransdukcję

Niniejszy artykuł opisuje biologiczne oddziaływanie fali uderzeniowej wyjaśniając jej korzystny wpływ na proces leczenia i regeneracji tkanek.

Terminologia:

• Mechanobiologia: analizuje szczegółowo efekty bodźców fizycznych i koreluje interakcje energii fizycznej z różnymi tkankami i elementami komórkowymi.
• Mechanotransdukcja: wszystkie mechanizmy molekularne umożliwiające komórkom odczuwanie oddziałujących na nie sygnałów i stymulacji mechanicznych i adaptowanie się do nich. Jest to szlak przemian biologicznych zachodzących w wiele typach komórek: po wychwyceniu i przetworzeniu bodźców mechanicznych pochodzących ze środowiska zewnątrzkomórkowego, oddziaływania biomechaniczne skutkują odpowiedzią biochemiczną, wpływając tym samym na podstawowe funkcje komórkowe, takie jak migracja, proliferacja, różnicowanie i apoptoza.
• Mechanoterapie: wszystkie interwencje terapeutyczne, które redukują i odwracają skutki uszkodzenia tkanek lub promują homeostazę zdrowych tkanek przy pomocy oddziaływań mechanicznych na poziomie molekularnym, komórkowym lub tkankowym. Zarówno skupiona jak i radialna fala uderzeniowa są przykładami mechanoterapii.

Efekty biologiczne fali uderzeniowej:

• Fale uderzeniowe są bodźcami mechanicznymi, które aktywują i wyzwalają serie zdarzeń na poziomie komórkowym. Wywierają one korzystny wpływ na metabolizm i cykl komórkowy.
• Badania w obszarze nauk podstawowych wykazały, że fale uderzeniowe indukują proliferację, migrację i różnicowanie komórek macierzystych, co znacząco przyczynia się do procesów naprawczych w tkance i jej regeneracji.
• Tenocyty są bardzo wrażliwe na stymulację mechaniczną. Fale uderzeniowe stymulują proliferację tenocytów i progresywną regenerację tkanki ścięgna a także indukują odpowiedź biomechaniczną, która promuje remodeling ścięgna w przebiegu tendinopatii.
• Również komórki tkanki kostnej są wrażliwe na mechanotransdukcję – fale uderzeniowe są ważnym narzędziem terapeutycznym wzmagającym procesy osteoregeneracji. Nie tylko oddziałują one bezpośrednio na komórki kości, okostnej i ich komórki prekursorowe ale również uczestniczą w złożonej komunikacji między osteoblastami i osteoklastami i wpływają na układ naczyniowy tkanki kostnej. Kliniczna efektywność fal uderzeniowych w leczeniu tkanki kostnej jest ściśle związana z ich zdolnością do indukowania neowaskularyzacji i remodelingu macierzy “in vivo”.
• Coraz więcej dowodów świadczy o tym, że fale uderzeniowe pełnią rolę “immunomodulatora” w leczeniu ran i regeneracji tkanek, głównie dzięki oddziaływaniu przeciwzapalnemu.
• Przeprowadzone badania eksperymentalne wykazały, że fale uderzeniowe mogą redukować tworzenie tkanki włóknistej oraz indukować remodeling/resorpcję zwłóknionej tkanki, na przykład w bliznach. Z uwagi na powyższe fale uderzeniowe mogą odegrać również pewną rolę w kardiologii, gdzie przywrócenie integralności tkanki mięśnia sercowego w miejsce powstałych zwłóknień ma podstawowe znaczenie dla prawidłowej pracy serca.
• Fala uderzeniowa może również oddziaływać z układem nerwowym i wywierać wpływ na procesy neurofizjologiczne prowadząc do powstania efektu analgetycznego i redukcji hipertonii spastycznych mięśni.