腱障害とコラーゲンの代謝

腱は筋の作業中に骨に力を伝え、腱組織の最適で痛みのない機能は自発的な運動において不可欠です。腱はかなりの力に耐えることができますが、スポーツや職業の負荷に関連する反復的な動作は、しばしば腱組織の過労を引き起こし、活動中の痛みと著しく低下したパフォーマンスを特徴とする腱症となる。腱症はしばしば長引き、その病因は不明です。
腱組織は主に力の方向に非常に長い線維で配置されたⅠ型コラーゲンから構成されています。コラーゲン線維は腱に独自の機械的強度を提供し、おそらく腱全体の長さにわたっています。炭素-14（[14C]）法に基づく調査では、健康な人間のアキレス腱の核心部のほとんどのコラーゲンマトリックスが基本的には恒久的な構造であり、成長期に生成され、成人では限られた更新しかないことがわかりました。したがって、以前の研究（Millerらによるものを含む）によって示唆された負荷誘導性のコラーゲン合成は、おそらく腱のコラーゲン全体の一部であり、早いターンオーバーを持つもの（全体の<10%）です。[14C]法は、冷戦時代に近い年に生まれた人々の組織での終生の交換を測定することを可能にします。この時期、核爆弾実験により大気中の[14C]レベル（ボムパルス）が著しく増加し、すべての生物に取り込まれ、腱、軟骨、眼レンズ、歯質などの更新の遅い組織に保持されました。したがって、更新の遅い組織は組織形成時の大気中の[14C]レベルに近い量を含みますが、常に更新される組織（高いターンオーバー）は現在の大気中の[14C]に近い量を含みます。

健康な腱における置きかわり

以前、[14C]法を使用してアキレス腱の更新速度を調査し、そこでは腱の核心が生涯にわたって更新されないことを結論付けました。現在のデータは、健康な成人の腱で非常に限られた交代が発生することを確認しています。ただし、歴史的データと現在のデータを組み合わせることで（これにより腱の開発のモデリングのより堅固な基盤が提供される）、開発モデルを調整し、アキレス腱の形成が17歳よりも早く完了するべきであることが示唆されます。実際、大気中の[14C]レベルの13年移動平均が、両方の研究からの結合データに最もよく適合し、一般的に健康なアキレス腱は生涯にわたって着実に形成され、この年齢を超えて更新されないことを示しています。この結果はもちろん概算であり、データから個々の腱の発達のタイミングには個人差があることが明らかです。さらに、大気中の[14C]レベルが人体に取り込まれるまでに1〜2年の遅れが発生する可能性があります。最後に、組織の発達に関しては、13歳を超えてコラーゲンマトリックス内の成熟したクロスリンクのレベルが増加することにより、腱組織の機械的強化が発生すると推定されます。

興味深いことに、近位と遠位のアキレス腱、および1つの膝蓋腱サンプルを含むわずかな[14C]データからは、腱のコラーゲン形成や後の寿命の点でこれらの場所の間に大きな違いがないようです。

腱症の腱の置きかわり

以前の研究では、アキレス腱と後脛骨筋腱の両方で、コラーゲンIおよびIII mRNAの上昇や、合成活動の増加を示す細胞数と細胞の丸みが増加しているなど、腱症でのコラーゲン合成の兆候が見られました。さらに、AGE（アドバンストグリケーションエンドプロダクツ）およびアスパラギン酸ラセミゼーション（L-アスパラギン酸（Asp）からD-Aspへの変換の時間経過に関する調査では、新しく合成されたコラーゲンが実際には病理学的な腱組織に堆積していることが示されました。これらの研究では、健康な二頭筋腱ではペントシジン（AGE）およびD-Aspの両方が時間とともに直線的に蓄積することが示され、この腱ではコラーゲンマトリックスが更新されていないことを示しています（これはまれに損傷される）。対照的に、健康な腱損傷/断裂した腱は、50-60歳を過ぎてからもペントシジンとD-Aspの明確な蓄積を示さず、変性/断裂した腱ではさらに低かった。この結果は、棘上筋腱はおそらく新しいコラーゲン/タンパク質（AGE/D-Aspの低いレベル）を生成し、既存のマトリックスを希釈および/または置き換える能力がある可能性があることを示しています。ただし、棘上筋腱に関するデータはアキレス腱症から直接転送できない可能性があり、変性/断裂はおそらくアキレス腱症とは異なる状態であると考えられます。また、疾患がなくても、棘上筋腱の交代は二頭筋やアキレス腱などの他の腱と比較して高いようです。

腱症の領域のコラーゲンは、隣接する健康な領域と比較してペントシジンのレベルが低く、腱症の領域で既存のマトリックスが新しいコラーゲンで希釈および/または置き換えられている可能性を支持しています。同様に、後脛骨筋腱では、腱症の組織でペントシジンのレベルが健康な組織と比較して低いことが見られました。ここで議論されている研究は、マトリックスの変化に対する貴重な知見を提供し、明らかに腱症でのマトリックスのターンオーバーの誘導を示唆していますが、AGE蓄積およびアスパラギン酸ラセミゼーションの両方には欠点があります。これは、時間以外の要因もD-AspおよびAGEの蓄積率に影響を与える可能性があるという事実に関連しています。これには、血中の糖のレベル（AGESの場合）、温度（生体内およびサンプル処理中）、およびpHおよびタンパク質の構造（D-Aspの場合）が含まれます。また、D-Aspの減少は、マトリックスに非コラーゲナスなタンパク質が添加されることによって引き起こされる可能性があり、コラーゲン分子のターンオーバーまたは添加だけでないことに留意する必要があります。
さらに、コラーゲン三重らせんに位置するアスパラギン酸のラセミゼーション率は、らせんが損傷している場合にははるかに高くなると予測されており、マトリックスの劣化がラセミゼーションにも影響を与える可能性がある。
実験データとは異なる4つの腱症サンプルがありました。
これらのサンプルのうち3つの[14C]レベルは予想よりもはるかに低く（生年1955年（ID-21）、1966年（ID-28）、および1970年（ID-33））（Supplemental Fig. S1A、BおよびSupplemental Table S1B）、モデルで予測されるよりも高いターンオーバーレベルを示しています。逆に、1つのサンプルは驚くほど高い[14C]レベルを有していました（生年1961年（ID-25））、これは健康な組織に近いターンオーバーを示唆しています。腱症を有するすべての被験者に関する臨床データは以前に公表されており、したがって、腱の機能と痛み、超音波測定および腱症の期間に関連する個々の値が利用可能です。臨床データは、これら4つの逸脱する個人とグループの残りとの明確な違いを示していませんが、非常に高いターンオーバー（ID-21、ID-28、およびID-33）を有する3人と非常に低いターンオーバーを有する人の症状持続時間が平均を上回る可能性が示唆されていることがあります。
健康な腱では、10人のドナーの1人が予想される[14C]レベルとは異なり、腱症の腱と対応するレベルを示していました（生年1929年（ID-1））。

したがって、このドナーの腱はターンオーバーが増加していたようですが（組織学的結果が正常であった）、腱症を発症していませんでした。以前の健康なアキレス腱の研究では、詳細に説明できなかったいくつかの外れ値がありました。活動と障害の履歴がなかったため、興味深いことに、これらの外れ値のいくつかは現在の腱症を有する個人のデータと類似していました。したがって、これらは腱症を発症しやすい個人である可能性があります。

腱の病態の新しい概念