Возможен ли тренинг флексоров у лошадей?

Helen Birch, University College London

 

 

Введение

 

Основным мотивирующим фактором для получения ответа на вопрос, может ли сухожильная ткань адаптироваться к физическому тренингу, является желание снизить частоту сухожильных повреждений. Всем, кто каким-либо образом связан с лошадьми, известно, насколько удручающе характерной травмой является повреждение сухожилий у спортивных лошадей высокого класса, а также у лошадей, работающих менее интенсивно. Сухожилия-сгибатели на грудных конечностях являются лидерами группы риска; так, повреждения ППС составляют 75% от общего числа повреждений сухожилий у скаковых лошадей. Исследование, проведённое на британских ипподромах, позволило установить, что практически половина (46%) всех повреждений конечностей связана с поражением сухожилий-флексоров и/или подвешивающей связки. Более того, «ипподромные» повреждения сухожилий — это только вершина айсберга; обследование лошадей в тренинге, принадлежащих Национальному Охотничьему обществу, позволило выявить, что превалентность повреждений ППС составляет 24%. Травмы сухожилий — это то, что пугает всех владельцев, так как последствия такой травмы могут быть чрезвычайно серьёзными; заживление происходит очень медленно, и при этом не происходит полного функционального восстановления ткани, а это означает, что практически во всех случаях лошадь не может вернуться к первоначальной нагрузке. Несмотря на обилие предложенных на сегодняшний день методов лечения, от разнообразной физиотерапии до имплантации стволовых клеток, риск повторного повреждения остаётся чрезвычайно высоким. Учитывая ограниченные возможности лечения сухожилий, после которого лошадь можно вернуть к полной нагрузке без риска повторных повреждений, наиболее приемлемой стратегией сегодня становится возможность профилактировать такие травмы.

 

Можем ли мы сделать сухожилие более устойчивым к физическим нагрузкам и менее склонным к повреждениям?

 

Традиционная система тренинга лошадей в основном направлена на улучшение работы сердечно-сосудистой и респираторной систем, на формирование силы и выносливости и практически всегда игнорирует скелетную систему, за исключением попыток снизить риск повреждений во время тренировочного процесса. Адаптация мышечной ткани к тренировкам — широко известный процесс, который довольно легко идентифицировать как гипертрофию мышц. Также довольно хорошо изучена, однако не настолько очевидна, способность костного аппарата приспосабливаться к нагрузкам, изменяя свою массу и архитектонику. Например, у теннисистов масса костной основы подающей руки в среднем на 30% больше массы нерабочей. Справедлива и обратная адаптация: при длительном постельном режиме или при нахождении в условиях невесомости происходит снижение массы костных структур и, как следствие, возникает слабость. Принимая во внимание тот факт, что и мышечная, и костная ткань отвечают на тренинг увеличением силы, не лишено смысла предположение, что и сухожилие, которое является связующим звеном между этими двумя тканями, также должно приспосабливаться к повышению нагрузок, увеличивая силу. Однако на сегодняшний день о том, какие эффекты тренинг оказывает на сухожилие, известно немного.

Располагаем ли мы данными относительно адаптации сухожилий лошадей к тренингу?

В попытке получить ответ на этот вопрос было предпринято несколько исследований. Эти исследования использовали в качестве объектов лошадей разного возраста, рассматривали тренинг на беговых дорожках и на грунте, а также разную продолжительность тренинга. Исследование, проведённое Бристольским Университетом, рассматривало влияние длительного (18 месяцев) интенсивного (ВИ) тренинга на 18-месячных чистокровных лошадях. Лошади (6 голов) 3 раза в неделю галопировали на беговой дорожке, в другие дни рысили по 20 минут. Сухожилия этих лошадей (6 голов) сравнивали с сухожилиями лошадей другой группы того же возраста, которые выполняли только шаговую работу (группа низкой интенсивности — НИ). По окончании исследования (лошадям исполнилось 3 года), была сделана попытка ответить на простой вопрос: претерпевает ли сухожилие адаптационную гипертрофию под воздействием физических нагрузок посредством измерения площади поперечного сечения (CSA). Силу сухожилия измеряли с помощью гидравлической машины. CSA сухожилий лошадей из группы интенсивного тренинга составила 98+/–8 мм2 и незначительно отличалась от таковой из группы НИ (105+/– 25 мм2). Более того, механическое тестирование показало отсутствие различий в силе натяжения (ВИ — 13,335+/–2,923 Н; НИ — 13,335+/–2,923 Н)
и плотности (ВИ — 135+/–20 кН; НИ- 136+/–17 кН) сухожилий. Возможно, в этом исследовании какие-либо изменения тканей в ответ на тренинг были скрыты за индивидуальными различиями между лошадьми, что связано с довольно малочисленной выборкой. Ещё одно исследование, аналогичное описанному, с единственной разницей, заключавшейся в продолжительности тренинга. В данном случае лошадей тренировали в течение 4 месяцев, а не 18, как в первом исследовании. Площадь поперечного сечения ППС каждой лошади измеряли с помощью ультразвука в ходе всего исследования. И снова по результатам исследования не удалось обнаружить существенной разницы в размере сухожилия у лошадей в тренинге (101+/–9 мм2) и лошадей, нёсших низкие нагрузки (99+/–21 мм2), а также никакой разницы в силе и плотности сухожилий лошадей разных групп.

Основным объектом исследований Бристольского Университета являлся ППС, так как эта зона чаще всего повреждается у скаковых лошадей и поэтому представляет наибольший интерес. Сухожилие поверхностного пальцевого сгибателя у лошадей является «энерго-накопительным» и одним из самых экстремальных примеров сухожилия, обладающего специфической пружинной функцией, что, возможно, также влияет на результат. Пружинная функция позволяет сухожилию накапливать эластическую энергию натяжения, а затем возвращает её, снижая таким образом энергетические затраты на передвижение. Структура энерго-накопительного сухожилия устроена чрезвычайно тонко для того, чтобы с наибольшей эффективностью возвращать энергию. Увеличение площади поперечного сечения «энерго-накопительного» сухожилия приведёт к увеличению плотности структуры, что губительно скажется на функциональности сухожилия. Функция анатомически противоположного сухожилия общего пальцевого разгибателя у лошади заключается в разгибании дистальной части конечности, играя роль в размещении ноги. Такие сухожилия, как общий разгибатель пальцев, называются позиционными сухожилиями. В отличие от энерго-накопительных сухожилий, позиционным сухожилиям для выполнения функции необходима высокая плотность, чтобы при минимальном растяжении укорочение мышцы вызывало движение в суставе. Вследствие этого общий разгибатель повреждается редко. В долгосрочных и краткосрочных исследованиях бристольского университета измерялась также площадь поперечного сечения общего разгибателя пальцев. В результате долгосрочного тренинга, также как и в случае с ППС, разницы в площади поперечного сечения общего разгибателя пальцев при высокой интенсивности тренинга (31+/–3мм2) и низкой интенсивности тренинга (32+/–2 мм2) выявлено не было. Однако в результате краткосрочного тренинга у группы интенсивных нагрузок площадь поперечного сечения общего разгибателя пальцев была значительно выше (29+/–3мм2), чем у группы низкоинтенсивных нагрузок (25+/–мм2). Интересно, что площадь поперечного сечения в высокоинтенсивной группе не различалась существенно в обеих группах при долгосрочном тренинге, где лошади были годом старше. Эти находки дают основание предполагать, что общий разгибатель пальцев увеличивается в размерах между двух- и трёхлетним возрастом, а тренинг может увеличивать темпы роста. ППС, вероятно, достигает зрелости в более раннем возрасте, таким образом, влияние тренинга на рост в этих исследованиях не было выявлено.

Результаты этих исследований навели на мысль провести другие исследования, которые позволили бы определить влияние тренинга очень молодых лошадей (жеребят) на увеличение площади поперечного сечения ППС. Исследование, проведённое в Японии, рассматривало жеребят, начиная с 2-месячного возраста, которым делали галопы на беговой дорожке. В ходе исследования производилось ультразвуковое измерение площади поперечного сечения ППС в течение 13-месячной программы тренинга. В результате удалось выяснить, что скорость роста ППС у жеребят в тренинге была выше, чем у жеребят, которых не тренировали; однако по окончании исследования не удалось выявить существенной разницы в размере ППС между жеребятами двух групп. Эти результаты дают основания предполагать, что существует возрастное окно, во время которого можно влиять на ход созревания ткани.

Возможно, гипертрофия сухожилия — самый простой аспект для рассмотрения, однако тренинг может вызвать изменения в физических свойствах сухожильной ткани. Сухожилие главным образом состоит из воды, фиброзного коллагенового белка и неколлагенового компонента, включающего протеогликаны и гликопротеины. Коллагеновая составляющая имеет чёткую иерархию от молекул коллагена до фибрилл, волокон и, наконец, пучков, которые группируются вместе и формируют целостное сухожилие. Изменения количества и/или организации этих компонентов повлияет на механические свойства сухожильной ткани, таким образом изменяя свойства самого сухожилия без изменения его размера. В ходе долгосрочных исследований (Бристоль) не удалось обнаружить существенной разницы в содержании воды и коллагена в ППС лошадей из группы высокоинтенсивного тренинга и лошадей из группы низкоинтенсивного тренинга. Однако удалось выявить различия в организации коллагена в центральной зоне ППС с преобладанием фибрилл меньшего диаметра у лошадей из группы высокоинтенсивного тренинга (средний диаметр фибрилл 105,3+/– 4,3 нм) в сравнении с лошадьми из группы менее интенсивных нагрузок (131,7 +/–4,9 нм). Кроме того, в той же зоне сухожилия лошадей из группы высокоинтенсивного тренинга обнаружили значительное снижение содержания гликозаминогликана, компонента, который, вероятно, контролирует диаметр фибрилл. Хотя можно предположить, что эти изменения могут привести к различиям в механических свойствах ткани, при механическом тестировании сухожилий существенных различий выявлено не было. Разница в композиции матрикса ППС в результате высокоинтенсивного тренинга не наблюдалась в ходе краткосрочного исследования, что даёт основания предполагать, что 4-месячный тренинг — недостаточное время для того, чтобы повлиять на его свойства.

Один из наиболее важных аспектов, которые следует учитывать в отношении изменений, которые наблюдаются в ходе долгосрочных исследований, — являются ли они адаптивными и улучшают свойства сухожилия, или это повреждение. Уменьшение диаметра коллагеновых фибрилл может привести к синтезу нового коллагена или разрушению существующих коллагеновых фибрилл. В ППС в ходе долгосрочного исследования не удалось обнаружить незрелых коллагеновых связей или более молодого коллагена, что даёт основания предполагать, что произошло разрушение коллагеновых фибрилл. Механизм этого разрушения и влияние его на механические свойства не ясны, так как усреднённые значения механических свойств между группами существенно не варьировали.

После этого стало очевидно, что измерения механических свойств всего сухожилия в целом — слишком поверхностный подход. Например, из эпидемиологических исследований нам известно, что частота повреждений сухожилий возрастает по мере старения, однако тестирование флексора или экстензора полностью не выявили возрастных изменений в силе или плотности. Механические свойства структуры в целом обеспечиваются комбинацией свойств каждого отдельного иерархического уровня. Более того, рассматривая предельную силу и плотность структуры, можно упустить менее очевидные, но чрезвычайно важные свойства сухожилия, особенно это касается энерго-накопительных сухожилий. ППС в качестве энерго-накопительного сухожилия подвергается сравнительно сильному растяжению, примерно 16% на галопе, скорость нагрузки соответствует примерно 200%/с с высокой степенью повторений. Позиционный общий разгибатель пальцев хотя и подвергается такому же количеству циклов нагружения-расслабления, но испытывает значительно более низкое растяжение (примерно 3%) при более низкой скорости нагружения (12,5%/с). Важно, что ППС одинаково эффективно противостоит и растяжению, и перегрузке в экстремальных условиях.

Одна из наших новых работ призвана сформулировать представление о том, каким образом достигаются специфические механические требования посредством изучения иерархической структуры сухожильных комплексов. Пучки, которые объединяясь образуют сухожилие, окружены соединительной тканью или интрафасцикулярным (внутрипучковым) матриксом, известным под названием эндотенон. Пучки можно аккуратно выделить из общей структуры сухожилия и подвергнуть механическому тестированию сам пучок или его связь с соседним пучком, чтобы оценить свойства матрикса. Хотя благодаря исследованиям сухожилий лошадей целиком известно, что ППС выдерживает большее натяжение, чем общий разгибатель, пучки, выделенные из ППС, выдерживают меньшее натяжение, чем пучки из ОРП. При этом оказалось, что межфасцикулярный матрикс в ППС менее плотный, что позволяет пучкам легче скользить друг относительно друга и лучше растягиваться. Более того, различен сам механизм растягивания пучков; растягивание пучков ОРП происходит за счёт скольжения пучков друг относительно друга, а пучки ППС растягиваются благодаря распрямлению волновой структуры. Возможно, с таким спиральным строением связано более быстрое восстановление после нагрузки, низкий уровень гистерезиса и лучшая сопротивляемость пучков ППС в сравнении с пучками ОРП.

Благодаря этой работе стала очевидной необходимость изучить механические свойства сухожилия на уровне пучков и волокон, учитывая при этом явления гистерезиса и утомляемости тканей. Более того, наша последняя работа дала обнадёживающие результаты не только в свете предотвращения повреждений, но и в отношении повышения работоспособности. Например, адаптация межфасцикулярного матрикса обеспечит более эффективное возвращение энергии и таким образом позволит снизить энергозатраты на движение, снижая мышечное усилие.

 

Заключение

В заключение необходимо сказать, что в отношении реакции сухожилий на работу, необходимо изучить ещё очень многое. Тем не менее с некоторой степенью уверенности мы можем утверждать, что хотя ППС у возрастных лошадей может выдерживать большее натяжение, он более склонен к повреждениям в результате изнуряющей работы. У молодых лошадей при краткосрочных высокоинтенсивных нагрузках не происходит повреждений, однако долгосрочный тренинг может провоцировать микротравмы. Тренинг в очень молодом возрасте не приводит к повреждениям сухожилий, и более того, может дать преимущество, обеспечивая адаптацию сухожилия. Дальнейшее выяснение биологии и механики сухожилия позволит создавать программы тренинга, более эффективные в отношении снижения повреждения сухожилий, а также, возможно, благодаря правильной модификации сухожильной ткани, повысить работоспособность.

 

 

Текст предоставлен Конским ветеринарным объединением.
Перевод Анны Шафрановской. Редактор — Мария Жукова,
начальник ветслужбы КСЦ «Измайлово», Москва

 

 

СВМ № 6/2014

Добавить комментарий

Войти с помощью: 
Close