Акцент в обзоре и учёт ограничений
В этом обзоре мы уделяем повышенное внимание поясничному отделу позвоночника, в частности оцениваем исследования с участием людей. В научной литературе, данные о шейных и поясничных МПД ограничены, у людей они, как правило, гораздо меньше изучаются. Не всегда данные, применимые к поясничным МПД, можно экстраполировать на другие отделы позвоночника. Мы провели скрупулёзный анализ научной литературы, так как имеющиеся на сегодняшний день публикации не позволяют выполнить систематический обзор или мета-анализ. Систематический обзор в значительной степени полагается на наличие зависимых переменных или переменных, которые можно сравнить в разных публикациях. В настоящее время этого нельзя сделать в случае МПД и литературы по тренировкам.
В связи с ограниченным количеством данных, в данном обзоре, при оценке исследований с участием людей мы решили сосредоточить внимание на дегенерации МПД и, в некоторых случаях, на необычных явлениях или травмах позвоночника (Таблица 1). В некоторых исследованиях оценивалось влияние, например, вида спорта или повседневной активности на боли в спине и другие факторы. Тем не менее, дегенерация МПД в большей мере связана с самими тканями МПД, чем, например, с болью в нижней части спины. Дегенерация диска – наиболее широко изученный параметр МПД в исследованиях на людях. Другие структуры, такие как концевые пластинки позвонков, играющие важную роль в питании МПД и дугоотросчатые суставы, относительно мало исследованы в отношении воздействия нагрузки, но тоже могут быть источником болей в позвоночнике.
| Таблица 1. Определение «здоровый» диск, диск с дегенерацией и обширные нарушения в позвоночнике | ||
| Признаки здорового МПД | Признаки дегенерации МПД (7, 93) | Обширные нарушения в МПД и позвоночнике (36, 38) |
| Хорошо гидратированное, гелеподобное ядро | Уменьшение высоты МПД | Остеофиты |
| Разделение между ядром и кольцом на Т2-взвешенном МРТ | Снижение интенсивности сигнала МПД | Аномалии концевой пластинки (узлы Шморля) |
| Высокая интенсивность сигнала ядра | Нечёткое или утраченное разделение между пульпозным ядром и фиброзным кольцом | Выпячивание МПД |
| Нет уменьшения высоты диска | Неравномерное строение | Грыжа МПД |
| Анаболическая реакция клеток | Катаболическая реакция клеток | Спондилолистез |
| Производство протеогликанов и коллагена типа II | Производство коллагена типа I | |
| Высокое давление внутри диска | Обезвоженное фиброзное кольцо | |
| Низкие сдвигающие силы в ядрах | Низкое давление внутри диска | |
| Ограниченная нейтральная зона при сгибаниях и вращениях | Высокие сдвигающие силы в ядре | |
| Ограниченная амплитуда движения при сгибаниях и вращениях | Увеличенная нейтральна зона и амплитуда при сгибании и вращении |
В исследованиях из обзора, влияние нагрузки или спорта на позвоночник, обычно описывалось через наличие «отклонений от здорового состояния» МПД, тел позвонков или позвоночника. Таким образом, согласно доступной научной литературе, «здоровый» МПД определяется, как МПД без дегенерации. Это оценивается радиологами, на основе радиологических исследований (МРТ, КТ и рентгена). В случае дегенерации МПД, она обычно оценивается Т2-взвешенным МРТ. Следует отметить, что несмотря на связь подобного вида изменений с болью (89), взаимосвязь не 1:1, а изменения могут происходить без каких-либо симптомов (90, 91) и являться частью нормального процесса старения (92).
КТ – компьютерная томография, МПД – межпозвонковый диск, МРТ – магнитно-резонансная томография.
И наконец, для изучения специфических темы в научной литературе, имеющих значения, но не главных в текущем обзоре, таких как исследования тканей или клеток МПД in vitro, или влияние генетики на дегенерацию МПД, мы направляем читателя к недавним обзорам, в которых эти темы обсуждались шире. Тем не менее, при необходимости, мы обсудим последние исследования в этих областях.
КАК НАГРУЗКА ВЛИЯЕТ НА ДИСК?
Нагрузка и питание диска
Несмотря на обеспечение внешней части диска сосудами, обмен нутриентами в МПД у взрослых людей преимущественно зависит от диффузии через концевые пластинки (9). Малые растворённые вещества, такие как кислород и лактат, перемещаются в МПД путём диффузии и «насосное действие» движений не играет роли в перемещении малых растворённых веществ в пределах МПД (10, 12). Тем не менее, видимо для поглощения малых растворённых веществ МПД нужна оптимальная гидратация диска (13 – 15); при чрезмерной или слишком низкой гидратации, затрудняется поглощение мелких растворённых веществ МПД. Гидратация диска напрямую зависит от приложенной нагрузки (16). Кроме того, исследования при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ) с использованием контрастных веществ (17) показали, что на скорость проникновения малых растворённых веществ в МПД влияет величина нагрузки, приложенной к позвоночнику. Поэтому, величина нагрузки, выраженная в степени гидратации и размера МПД, может влиять на обеспечение диска малыми растворёнными веществами.
Диффузия молекул большого размера ограничена и мешает их движению по МПД (18). В исследовании с биомеханическим моделированием (19) получены данные, подтверждающие, что насосное действие (поток жидкости/конвекция) при движениях может участвовать в транспортировке больших по размеру нутриентов. В общем, согласно научным данным, движение питательных веществ внутрь и через МПД находится под влиянием модели нагрузки, приложенной к МПД. Обеспечение нутриентами, в конечном итоге сказывается на здоровье тканей.
Люди, упражнения и осанка
В течение цикла сон-бодрствование происходят изменения осанки, с увеличением роста после долгого лежания. Обычно, рост взрослого варьирует примерно на 1% в течение нормального цикла сон-бодрствование и это обусловлено изменениями МПД (20). Для выяснения влияния занятий физическими упражнениями на осанку, проведена серия исследований в 1980 – 1990 годах. Уменьшение роста и длины позвоночника обнаружено после быстрого и медленного бега (21 – 24), прыжков (25, 26), круговой тренировки с отягощениями и подъёмов тяжестей (27 – 30). Поэтому, ни для кого не было сюрпризом обнаруженное при помощи МРТ уменьшение размеров МПД после ходьбы (31, 32) и бега (33, 34). Считается, что изменения размеров МПД (35) происходит в результате потери диском жидкости. После окончания упражнения, осанка быстро восстанавливается (29).
Исследования показывают, что протоколы физических нагрузок могут приводить к уменьшению размеров МПД, наиболее вероятно, содержания воды. После окончания упражнения, жидкости нужно переместиться обратно в МПД, что потенциально облегчает проникновение питательных веществ в диск. Наибольшую пользу для питания МПД по-видимому окажет модель упражнение-отдых-упражнение. В общем, согласно научным данным, упражнения приводят к кратковременным изменениям в МПД, но повлияет ли это положительно или отрицательно при долговременной тренировке – по-прежнему открытый вопрос.
Люди и спорт
Существуют ли данные, что упражнения положительно влияют на МПД у людей? В известной нам литературе, мы не нашли каких-либо проспективных исследований, оценивающих воздействие специфических протоколов упражнений для людей на МПД. Тем не менее, несколько исследований, большинство из которых перекрёстные, проведены для оценки дегенерации МПД и/или аномалий позвоночника в отдельных популяциях спортсменов. Одна из трудностей использования дегенерации МПД или аномалии позвоночника в качестве итоговой оценки – они сосредоточены на «ухудшениях», а не «здоровье». Итоговые оценки, осуществляемые на основе классификации данных рентгена и МРТ, в некоторой степени произвольны и ограничены возможными ошибками субъективной интерпретации. Радиологические переменные лишь слабо коррелируют с клиническими симптомами (Таблица 1). Тем не менее, эти литературные данные отчасти можно использовать для получения представления о влиянии физических упражнений и нагрузок на здоровье МПД.
В общем, существуют виды спорта, в которых повреждения МПД грудного и поясничного отдела происходят чаще всего. С наибольшей частотой травматические повреждения позвоночника наблюдаются в таких видах спорта, как гимнастика (36), борьба (36 – 38) и американский футбол (39), сходная картина наблюдается в видах спорта с повторяющейся нагрузкой на спину с большой амплитудой движения или нагрузкой, например, гимнастике (36, 38, 40), крикете (41), тяжёлой атлетике (37, 42) и гребле (43), а также в видах спорта, где позвоночник – объект высоких ударных нагрузок с отчасти непредсказуемыми силами при приземлении, такими как, катание на лошадях при конных соревнованиях (44) и волейболе (45). Принимая во внимание природу этих видов спорта, не удивительно, что в них наибольшее количество случаев с МПД или аномалий позвоночника. Однако, они сами по себе не показывают протоколы нагрузки, предпочтительные или нежелательные для МПД.
Пловцов раньше использовали в качестве контрольной группы, предполагая, что у них наименьшая дегенерация МПД (45, 46); тем не менее, в недавнем исследовании обнаружена более высокая степень дегенерации МПД у пловцов (бейсболистов) по сравнению с баскетболистами, занимающимися кендо, футболом и бегом или неспортсменами (47). Авторы высказали предположение, что повторяющиеся скручивающие движения в плавании и бейсболе являются основными факторами, обуславливающими подобный эффект. Другое исследование с этой группой показало большую степень дегенерации МПД у пловцов высокого уровня по сравнению с плавающими для рекреации (48).
Продолжительность нагрузки позвоночника в спорте (например, тренировочный стаж), уровень тренировок (высокий или оздоровительный) и количество часов занятий в неделю оказывает влияние на реакцию позвоночника на отдельные виды спорта (46, 48). Например, Hangai et al (47) исключили людей, занимающихся избранным видом спорта меньше 5 лет. Тем не менее, изучение спортсменов с определённым стажем занятий помогает понять, когда отдельные модели нагрузок перестают приносить пользу.
Из всех оцененных видов спорта, разновидности бега (42, 47, 49), оказались полезными или не так опасны с точки зрения дегенерации МПД. Hangai et al (47) не разделяли спортсменов по виду бега (спринтеров, бегунов на средние и марафонские дистанции) из общей выборки, а попытки связаться с авторами остались без ответа. В работе Videman et al (42, 49), бег и лыжные гонки совместно классифицировались, как «тренировки на выносливость» и не отделялись друг от друга.
Как правило, исследования о дегенерации МПД и выбранного вида спорта, подтверждают, что выполнение нефизиологичных (по направлению, величине и положению нагрузки), непредсказуемых или ударных видов нагрузки, вредны для МПД. В общем, участие в оцениваемых видах спорта, обычно негативно влияет на здоровье МПД. Тем не менее, большинство исследований проведено с участием спортсменов высокого уровня. Могут ли некоторые виды спорта быть менее травматичными, при более умеренных нагрузках? И наконец, согласно некоторым данным, действия в вертикальном положении, такие как бег способны оказывать защитное действие на МПД или на высоком уровне, быть не столь вредны для МПД, как другие виды спорта на высоком уровне.