Prof. Dr. Hasan Dursun NNY Ü Kayseri 2017

a. Giriş

Eklem ligament ve kapsülleri kemikleri birbirine bağlar ve eklemleri sıkıca sararlar. Bunlar eklemlerin mekanik stabilitesini artırır, hareketi yönlendirir, aşırı hareketi önler ve propriosepsiyon ve pozisyon duyusuna katkıda bulunurlar. Eklem pozisyonu hakkında sürekli geribildirim sağlayan sinirsel yapılar içerirler

Ligamentler bir kemiği diğerine bağlayan ve eklemi stabilize eden, beyaz veya sarı renkte fibroelastik bantlardır. Boyutları, şekilleri, bulundukları yerler ve yerleşim biçimleri birbirinden farklıdır. Hareket esnasında, eklem açısına ve uygulanan yüke bağlı olarak ligament içindeki gerilen ve gevşeyen lifler ve buna bağlı olarak da geometik şekilleri değişebilir.

Ligamentler normal eklem hareketine izin verecek kadar elastik, aşırı hareketleri engelleyecek kadar serttirler. İstirahat esnasında ve normal hareket boyunca eklemi stabilize ederler ve hareketin rotasını belirlerler. Viskoelastik özellikleri sayesinde kas gerilimini emer ve dopolarlar; böylece bir yandan eklemi ve kas-tendon kompleksini korurken, diğer yandan kas-tendon aktivitesine yardımcı olurlar. Ayrıca proprioseptif refleks mekanizmalarla eklem homeostazına ve eklem çevresindeki yapıların korunmasına yardımcı olurlar.

b. Ligamentlerin kompozisyon ve yapıları

Ligamentler tüm diğer bağ dokuları gibi hücreler (fibroblast) ve ekstrasellüler matriksten (ECM) oluşur. Moleküler, hücresel ve hiyerarşik yapısı ve biyomekanik özellikleri büyük ölçüde tendonlara benzer (Şekil 1).

ı. Hücreler: Ligamentlerin temel immatür hücreleri fibroblastlardır. Fibroblastlar muhtemelen epiligamentten veya kan dolaşımından gelen mezenkimal kök hücre veya progenitör hücrelerden farklılaşır, ECM komponentlerini sentezler ve onarırlar. Daha sonra matür fibrositlere dönüşerek hücresel ve metabolik süreçleri koordine ederler. Fibroblastlar ve fibrositler iğ şeklinde ince, uzun hücrelerdir. Tendon lifleri arasında, yük aksına paralel uzanırlar. Fiziksel ve fonksiyonel olarak izole görünmelerine rağmen uzun sitoplazmik uzantıları ve “gap junction’lar” vasıtasıyla komşu hücrelerle ve ekstrasellüler matriksle bağlantı halindedirler (Şekil 2, 3, 4).


Şekil 1:Kollajen mikro yapısının şematik görünümü. Kollajen molekülü üçlü sarmal (helix) yapıdaki üç alfa zincirden oluşur. 5 kollajen molekülü (monomer) çakışmayacak şekilde paralel bir düzende bir araya toplanır. Hol (boşluk) zonları ve örtüşen (overlap) zonlardan oluşan bu (quarter-stagger) düzen elektron mikroskopunda kollajen fibrilinde görülen çapraz çizgilere (bantlama paterni) neden olur. Gal (galanin) ve Glu (glutaimik asit); OH hidrojene bağlı köprüleri temsil eder.

 

 

 


Şekil 2: Ligamentin hıyerarşik yapısı

 


Şekil 3:Ligamentin kollajen bantları ve aralarda birbirleri ile bağlantılı fibroblastlar.

 

 
 

 

Şekil 4:Ligamentin enine kesit yüzeyi. Bantlar ve fasiküller.

 

 


Şekil 5: Tendon ve ligamentlerde kollajen liflerinin yerleşimi. Kollajen lifleri tendonda birbirine paralel seyrederken, ligamentte paralele yakın (tam paralel değil) dalgalı ve yer yer çaprazlar yaparak seyrederler. Fibroblastlar her ikisinde de kollajen liflere paralel uzanır.

 

ıı. Ekstrasellüler matriks: ECM diğer fibröz dokular gibi fibriller proteinler (kollajen ve elastin) ve ara maddeden oluşur.

Kollajen: Kollajen kuru ağırlığın %70-80’ini oluşturur. Bunun %80-90’ı tip I, % 3-10’u tip III kollajendir. Tip I kollajen tendondan daha fazladır. Ayrıca eser miktarda Tip V, X, XII ve XIV kollajen de bulunur.

Kollajen sentez süreci hücre zarında başlar. Hücre zarında bulunan integrin molekülleri mekanik yüklerin hücre içine aktarılmasını sağlayan sensör görevi görürler. Hücreler bu mekanik uyaranlara karşı adaptif yanıtlar oluştururlar. Bu mekanik uyarıların çeşitli büyüme faktörleri (TGF-β, IGF, IGFBP, FGB ve VEGF) ile birlikte kollajen üretiminin ana regülatörleri olduğu düşünülmektedir. Bu süreçte interlökinler (IL-1, IL-6) ve prostaglandinler (PG) de yer alır.

Mekanik sinyaller hücre içinde, sitozolden çekirdeğe MAPK (mitojenle aktive protein kinaz) ile iletilir. Bu sinyal gen ekspresyonunu ve protein sentezini aktive ederek prokollajen üretimini başlatır. Prokollajen kaba endoplazmik retikulum içerisinde toplanır ve hücre dışına salınır. Hücre dışında post-transisyonal modifikasyon gerçekleşir ve üçlü sarmal yapıdaki moleküller birbirleri ile birleşerek fibrilleri oluştururlar. Bu adım lisil oksidaz denen bir enzimle sağlanır. Lisil oksidaz moleküller içinde ve arasında çapraz bağların kurulmasını sağlar.

Kollajenin özelliği protein zincirinin tekrarlayan halkalarının glisin, prolin ve hidroksiprolinden (aminoasitler) oluşmasıdır. Her bir halkanın üçüncü amino asidi glisindir ve tekrar eden bu dizi üçlü sarmalın düzgün oluşması için gereklidir. Glisin’in küçük boyutlu olması kollajen molekülünün sıkı sarmal şeklinde paketlenmesini sağlar. Üstelik glisin, hidrojen bağları oluşturarak molekülün stabilitesini arttırır. Hidroksiprolin ve prolin de hidrojen bağları veya hidrojene bağlı su köprüleri oluştururlar.

Kollajen molekülü her biri yaklaşık olarak 100 amino asitten oluşan sol el helezonunda sarılı üç peptit zincirinden (α zincirleri) oluşur. Peptit zincirlerinden ikisi aynı (α -1), diğeri biraz farklıdır (α-2). Üç α-zinciri eşsiz ve karakteristik bir özellik olan sağ elli üçlü helezonda birleşir ve çubuk şeklini alır.

Fibriller içindeki kollajen molekülleri "kafa-kuyruk" etkileşimleriyle çapraz bağlanır, ancak daha karmaşık bir yapıda interfibriler çapraz bağlanma da meydana gelebilir. Bu çapraz bağlar fibril seviyesinde birleşme (agregasyon) için gereklidir ve dokunun mekanik stres altında işlev görmesini sağlar. Çapraz bağların formasyonu kollajen liflere inanılmaz bir güç verir. Büyüme ve gelişme döneminde çapraz bağlar nispeten olgunlaşmamıştır ve çözünebilir. Yaşla birlikte olgunlaşır, çözülmez hale gelir ve dayanıklılığı artar. Bu süreç hasarlı ligamentlerin iyileşme sürecinde de geçerlidir. Yeni oluşan kolajende çapraz bağlantılar nispeten azdır ve indirgenebilir. Kolajen yaşlandığında, indirgenebilir çapraz bağların oranı minimuma iner ve glikasyon nedeniyle birçok kararlı, indirgenemez çapraz bağlar oluşur. Ligamentler tendonlardan daha fazla çözünebilir çapraz bağ içerirler.

Bir fibrile bitişik kolajen moleküllerinin çeyrek-basamaklı (quarter-stagger) yapıda bir araya gelmesiyle oluşur. Bu şekilde her bir kollajen molekülü diğeriyle çakışır ve karşıt yüklü amino asitler hizalanır. Bu dengeli yapı sayesinde kollajen moleküllerini ayırmak için büyük miktarda enerji ve kuvvet gerekir. Bu şekilde organize olan kollajen molekülleri mikrofibriller, subfibriller ve fibrilleri oluşturur. Fibriller daha da toplanarak ışık mikroskopu altında görülebilen kollajen lifleri (fiber), lif bantları, lif demetleri (fasiküller) ve ligament şeklinde hıyerarşik bir düzen gösterirler. Demetler tendonda olduğu gibi gevşek bağ dokudan oluşan kılıflarla (endoligament) örtülüdürler. En dışta epiligament vardır. Epiligament ve endoligament muhtemelen sadece ligamenti korumakla kalmazlar, damar, sinir ve kök hücre kaynağı olarak da görev görürler.

Gevşek ligemetteki kollajen bantları tendona göre daha dalgalı veya kıvrımlı şekilde uzanırlar. Bu kıvrımlı yapı tensil yükler esnasında, başlangıçta çok az bir dirençle uzamaya izin verir. Bu stres/strain eğrisinde başlangıçtaki doğrusal olmayan “toe” bölgesine denk gelir.

Kollajen liflerinin metabolik döngüsü, hücre içi ve ekstraselüler olarak oluşabilir. Hücre içi bozunma fagositoz yoluyla gerçekleşir. Ekstraselüler olarak, özellikle tip I kollajende, matriks metalloproteinazlar (MMP'ler) ve matriks metalloproteinazların doku önleyicileri (TIMP'ler), yaralanma ve enflamasyon varlığında kollajenin parçalanmasını kolaylaştırır. Ancak kollojenin normal fizyolojik döngüsü sırasında MMP'lerin ve TİMP'lerin rol oynayıp oynamadığı açık değildir.

Kollajen fibril çapı ve dayanıklılığı pubertadan erişkin döneme kadar artar. Bu artış daha sonra devam etmez. Kollajenin yarı ömrünün çok uzun olduğu ve çoğu molekülün bir ömür boyu sürdüğü bildirilmektedir.

Elastin: Tendonların ve bağların mekanik özellikleri sadece kolajen liflerin mimarisine ve özelliklerine değil, aynı zamanda bu yapıların içerdiği elastin oranına da bağlıdır. Protein elastin, tendonlarda ve ekstremite ligamentlerinde kuru ağırlığın yaklaşık % 2'sini oluşturur. Bu ligamentler kollajen içeriği nedeni ile beyaz renktedirler. Fakat ligamentum flavum gibi elastik ligamentlerde elastik liflerin oranı oldukça fazladır. Elastik ligamentler elastin içeriği nedeni ile sarı renktedirler. Sarı ligamentler kendi uzunluğunun 2 katı kadar uzayabilirler. Lig. flavumda elastik / kollajen lif oranının 2 / 1 olduğu bulunmuştur. Bitişik vertebra laminalarını birbirine bağlayan bu ligament spinal sinir köklerini mekanik sıkışmadan korumak, hareket segmentine (omurga fonksiyonel birimi) ön gerilme (önceden yüklemeye) ve omurgaya bir miktar intrensek stabilte sağlamak için özelleşmiş gibi görünüyor.

Ara madde (Ground substance): Ara madde yüksek su tutma özelliiği sayesinde hem lubrikasyonu, hem de kompressif güçlere karşı dayanıklılığı sağlar. Tendon ve ligamentlerin ara maddesi esas olarak PG'lar (<% 0.2) ve diğer proteinlerden (yaklaşık % 4.5'lik) oluşur. PG'lar bir çekirdek (core) proteine bağlı çeşitli sülfatlanmış polisakarit zincirlerinden (GAG'lardan) oluşurlar ve uzun bir hiyalüronik asit (HA) zincirine bağlanarak son derece yüksek molekül ağırlığı olan PG agregatları (eklem kıkırdağında olduğu gibi) oluştururlar. Ara maddede sadece birkaç PG bulunur. Bunlardan en yaygın olan, biyomekanik ve viskoelastik özelliklere katkıda bulunanlar; dekorin ve kıkırdak oligomatriks proteinidir (COMP).

PG agregatları ligament ve tendonun ekstrasellüler suyunun çoğunu tutar ve böylece matriksi amorf bir solüsyondan ziyade oldukça planlı jel benzeri bir materyal haline getirir. Bu kombinasyon kollajen mikrofibriller arasında boşluk ve yağlama sağlar. Aynı zamanda ligament ve tendonların kolajen iskeletini stabilize etmeye yardımcı olabilen ve bu kompozit yapıların toplam sağlamlığına katkıda bulunan çimento benzeri bir madde gibi davranır. Ligament ve tendonlarda dekorin ve COMP dışındaki diğer PG'ler de bulunur. Ancak bu moleküller HA zincirleri ile agregat oluşturmadıkları için işlevleri belirsizdir.

c. Beslenmesi

Ligamentler damardan fakir yapılardır. Total volümün yaklaşık %2’sini damarlar oluşturur. Damarların çoğu yüzeyde, epiligamentte rastgele dizilmiş pleksuslar şeklindedir. Epiligamant ligamentten ayırt edilemez. İntra artiküler ligamentlerde epiligamentin yerini sinovyum alır. Ligamentlerin iç kısımlarında damar sayısı daha azdır. Bu kısımlar büyük ölçüde epiligament (ve endoligamentteki) damarlardan ve sinoviyal sıvıdan difüzyonla beslenirler.

Vasküler sistemin zayıf olması ve sınırlı kan akışına rağmen, ligamentin yaşamasında birincil öneme sahiptir. Normal şartlerda ligament hücrelerinin beslenmesi ve matriks sentezi ve onarımı süreçlerini devam ettirebilir. Yokluğunda, normal aktivitelerden kaynaklanan hasar birikir (yorgunluk) ve ligament rüptür riski artar.

d. İnnervasyonu

Ligamentlerde propriyosepsiyon, nosisepsiyon ve kan akışının düzenlenmesiyle ilgili çeşitli sinir uçları ve mekanoreseptörler bulunur. Bu sinirler esas olarak komşu kas, deri ve eklemlerdeki sinirlerden gelirler. Liflerin çoğu ligamente girmez, epiligamentte sonlanırken bir kısmı ise ligamente penetre olur.

Lif tiplerinin (duyusal, sempatik, miyelinli, miyelinsiz) kesin dağılımı bilinmiyor. Artiküler ligamentteki sinir aksonlarının %20’sinin miyelinli (Aβ,γ ve δ) duyusal liflerden, %40’ının miyelinsiz (C) duyusal liflerden, kalan %40’ının ise sempatetik efferentlerden oluştuğu gösterilmiştir.

Kalın miyelinli Aα ve Aβ lifleri mekanoreseptör olarak özelleşmiş multisellüler son organları (kas iğciği gibi) innerve ederler. Serbest sinir uçları (Aγ, Aδ ve C lifleri) nosiseptör olarak bilinirler ve mekanik, kimyasal veya termal uyaranlarla aktive olabilirler. B lifleri otonomiktir ve damar duvarlarında sonlanırlar.

e. Makroskopik yapısı sınıflandırılması

Ligamentlerin genel kabul görmüş bir sınıflaması mevcut değildir. Genel olarak ‘gerçek- true’ ve ‘sahte – false’ olmak üzere iki gruba ayrılır. Gerçek ligametler kas-iskelet siteminde bulunurlar ve motor ligament veya artiküler ligament olarak tanımlanırlar. İç organları, sinirleri, damarları ve deriyi yerinde tutan bağlara ise false (sahte, çakma) ligament denmektedir. Motor ligamentler için önerilen bir sınıflandırma aşağıda verilmiştir.

Motor ligamentler anatomik olarak bir “kemik-ligament-kemik” kompleksi oluştururlar. Bu kompleksin ortasında mid-substans ligament, iki ucunda entezis denen kompleks insersiyon bölgeleri bulunur.

Mid-substans ligamentler kollajen bantları ve fasiküllerden oluşur. Bantlar endoligament, fasiküller epiligament denen gevşek arelar bağ dokusu ile kaplıdırlar. “Epiligament” ile örtülüdürler. Epiligament (tendonda paratenon) gevşek, areolar bir dokudur ve ligamentten ayırt edilemez. Ancak ligamente göre daha iyi kanlanır, daha fazla hücre içerir ve daha çok duyusal ve proprioseptif sinire sahiptir. Sinirler damarlara yakın seyreder. Entezis bölgesinde periosteumla devam eder.

Epiligament kaldırıldığında, birbirine paralel seyreden lif grupları halinde organize olmuş hiyerarşik fibröz mimari görülür. Kollajen demetleri kuvvet aksına paralel uzanmakla birlikte, ondüler (kıvrımlar yaparak) seyrederler ve yer yer birbirlerini çaprazlarlar.

Ligament-kemik bağlantı bölgeleri (entezis - fibro-osseöz kavşak) yükleri dağıtır ve yaralanmaya karşı diğer bölgelerden daha dirençlidir. Kemik bağlantısı direkt veya indirekt yolla olabilir.

Direkt insersiyonda ligament, önce fibrokartilaja, sonra mineralize fibrokartilaj ve nihayet kemiğe dönüşür . Daha tendondan kemiğe kademeli geçiş dokunun mekanik özelliklerinde kademeli bir değişikliğe (sertliğin kademeli artmasına) neden olur u esnada stres konsantrasyonunda azalma sağlar.

İndirekt insersiyonda yüzeyel tabakalar doğrudan periosta, derin tabakalar ise Sharpey lifleri ile kemiğe bağlanırlar. Ligamentin bir ucu kemiğe direkt, diğer ucu indirekt yolla bağlanabilir. Mesela dizde medial kollateral ligament femura direkt, tibiaya ise indirekt şekilde bağlanır.

Ligamentlerin konumları ve şekilleri büyük ölçüde farklılıklar gösterir. Sınıflandırılmaları da konum ve fonksiyonlarına göre veya morfolojilerine, yani şekillerine göredir. Günlük uygulamada her iki sınıflama da kullanılmaktadır.

ı. Konumuna ve fonksiyonlarına göre sınıflandırma;

Aksesuar ligamentler: Bunlar silindir, şerit veya bant şeklindeki yapılardır. Eklem hareketine izin verecek kadar esnek, ancak aşırı gerilmelerde kopacak kadar serttirler. Üç gruba ayrılırlar.

·         Ekstrakapsüler ligamentler. Kapsülün dışındadırlar. (Ör.:Dizin medial ve lateral kollateral ligamentleri)

·         Kapsüler ligamentler. Fibröz kapsülün kalınlaşmış halidir.

·         İntrakapsülar ligamentler. Eklem içinde bulurlar. (Ör. Dizin ön ve arka çapraz bağları)

İnterosseöz ligamentler: Kısa ve güçlü ligamentlerdir. Bitişik kemiklerin karşılıklı yüzeyleri arasında bulunurlar ve hareketi büyük ölçüde kısıtlarlar. Bu ligamentler;

·         Sinoviyal eklemlerde (bilek ve tarsal eklemler),

·         Sinartrodial eklemlerde (alt tibiofibular sindezmos, ön kolun interosseöz membranı)

·         Amfiartrodial eklemlerde (sakroiliak eklem) bulunurlar.

Bağımsız ligamentler: Eklem kapsülünden bağımsızıdır (fonksiyonundan değil). İki ana gruba ayrılırlar.

Eklem fonksiyonuna katılmayan ligamentler: Eklem hareketine ya hiç katılmazlar veya çok az katılırlar.

Üç grupta toplanabilirler;

·         Periartiküler (ör:lumbokostal ligamentler),

·         İnterosseöz  (ör:interspinal ligamentler)

·         Sindesmozlar (ör:ön kolun interosseöz membranı).

Fibro-osseöz foramen yapan veya foramen tıkayan ligamentler: Bunlar da 2 gruba ayrılırlar;

·         Aynı kemiğin iki farklı bölgesine bağlanan ligamentler: Genellikle kemik çentikler üzerinde köprü oluştururlar. Tiroid membran, inguinal ligament, iliopektineal ligament, skapulanın superior ve inferior transvers ligamentleri, asetabulumun transverse ligamenti, transvers humeral ligament, atlasın transvers ligamenti ve pterigospinous ligament bu kategoride yer alır. Atlas ve asetabulumun transvers ligamentleri sinoviyal eklemlerin oluşumuna ve fonksiyonlarına kısmen katılırlar.

·         İki veya daha fazla kemiği bağlayan ligamentler: Bunlar iki veya daha fazla kemik arasında uzanırlar. Çeşitli kemik çentiklerinde köprüler yaparlar ve içinde sinir veya damar bulunan kanal veya foramen oluştururlar. El bileğinde transvers ligament, iskiospinal ligament ve iskiotuberal ligament bu kategorinin örneklerdir.

ıı. Morfolojilerine (şekillerine) göre sınıflandırıma;

·         Band (band-like):Motor ligamentlerin çoğu. (ör: lateral kollateral ligament).

·         Silindrik: Ör. Femur başının teres ligamenti.

·         Dört köşeli (quadrangular): Bant şekli ligamentlerle karışabilir. Bant şekli ligametlerin bir boyutu diğerinden büyüktür. Ör. sternoklavikular ligament.

·         Üçgen (triangular): Ör. Ayak bileğinin deltoid ligamenti.

·         Yamuk (trapezoid): Ör. Akromiyoklavikular eklemin trapezoid ligamenti.

·         Baklava dilimi (romboid): Ör. Kostoklavikular ligament.

·         Konik (konoid): Ör. Akromiyoklavikular eklemin konoid ligamenti.

·         Yelpaze (radial): Ör.  Radial sternokostal ligament.

·         Çatal (bifurcated): İki dala ayrılmış küçük ligamentöz bantlar. Ör. Dirseğin lateral kollateral ligamenti.

·         Çember (annular): Dairesel ligamentlerdir. Ör. Radiusun annular ligamenti.

·         Çapraz (cruciate):  Birbirini çaprazlayan dikey fibröz bant şeklinde. Ör. Atlasın krusiat ligamenti.

·         Elipsoid veya sirküler: Genellikle foramenleri kapatan mebranlardır. Ör. tiroid membran.

·         Kavisli (arcuate – yay şeklinde): Ör. Arkuat popliteal ligament.

f. Fonksiyonları

Her bir ligament eklem bütünlüğünü korumak üzere diğer ligamentler, kemikler ve kaslarla sinerjik hareket eder. Ligamentlerin fonksiyonel rolünü anlamak için eklemin tüm yapıları dikkate alınmalıdır.

Ligamentlerin asıl görevi mekaniktir; eklemin ne kadar hareket edebileceğini, yani eklem hareket açıklığını (ROM) belirlerler. Ayrıca eklemi stabilize eder ve ROM boyunca harekete rehberlik eder, yönlendirirler.

Normal hareket esnasında, eklemi stabilize ederken, eklemin çok az dirençle kolayca hareket etmesine izin verirler. Hareket normal ROM limitlerinin dışına taştığında dalgalı kollajen lifleri düzleşmeye başlar, ligament hızla sertleşir, direnç artar. ROM’u korumak üzere birçok ligament birlikte hareket eder. Mesela spinal ligamentler vertebraları birlikte tutarlar ve böylece omurga hareketlerini sınırlarlar ve şeklini korurlar.

Ligamentlerin ikinci görevi eklem homeostazına yardımcı olan viskoelastik davranışları ile ilgilidir Elastik yapıları sayesinde pasif olarak gerilip kasılırken, mekanik şokları absorbe ederler. Mesela spinal ligamentler ani postür değişikliklerinde veya ağır yükleri kaldırırken omurgayı korurlar.

Stresin relaksasyonu, esneme ve histerezis gibi viskoelastik özellikler de eklemi korumaya yardımcıdır. Ancak esneme (creep) aşırı olursa laksite gelişir. Laksite eklem hasarları için predispozisyon oluşturur.

Ligamentler ayrıca vücuttaki proprioseptif sistemin bir parçasıdır. Propriosepsiyon ekstremitenin uzaydaki pozisyonunun bilinçli algısıdır. Propriosepsiyon düzgün postürün korunması ve özgün hareketler için gereklidir.

Ligamentlerde Pasini korpuskülleri, Golgi tendon organı ve Ruffini cisimciği denen mekanoreseptörler bulunur. Bu mekanoreseptörler propriosepsiyon ve kinestezi sağlayan uyarılara yanıt vererek kas aktivitesine veya aktivasyonun inhibisyonuna neden olurlar. Bunu doğrudan (eklemi geçen kasları uyararak) veya dolaylı olarak (eklemi geçmeyen diğer kasları inhibe ederek) yapar ve eklem stabilizasyonuna katkı sağlar. Bu refleks hem eklemi geçen kasları aktive ederek ligamentteki gerilimi azaltır ve hem de ligamentle birlikte çalışarak eklemi stabilize eder.

g. Biyomekanik Özellikler

Ligamentler tek bir yapı gibi görünmekle birlikte, bazı lifler kemik pozisyonuna ve etki eden kuvvetlere bağlı olarak, daha sıkı veya daha gevşektir. Bu ligamentlerin aslında düşünüldüğünden daha kompleks yapılar olduğunu gösterir.

Ligamentler gerilmeyle (tensil yüklerle) karşılaştığında önce bir miktar uzayabilir. Dayanma sınırında (ultimate load) kollajen lifleri birbirinden ayrılır ve ligament bütünlüğü bozulur. Yük ve uzama (veya stres ve strain) arasındaki ilişki Şekil 6'da görülmektedir.

Bu eğrilerin başlangıcındaki non- lineer bölge (toe - ayak ucu şeklinde) kıvrımlı ligament batlarının fazla kuvvete gerek kalmadan, kolaylıkla uzadığını gösterir. Kollajen lifleri düzleşir, dalgalı görünümlerini kaybeder ve yük arttıkça fibriller ve fasiküller arasında kayma meydana gelir.

Yük artmaya devam ederse dokunun uzunluğu da artar, ancak yük ve uzunluktaki artış lineerdir. Yük kalktığında doku eski boyuna dönebildiği için bu bölge elastik bölge olarak adlandırılır. Lineer bölgenin eğimi ligamentin sertliğini (Young modülü, Tanjant modülü) gösterir. Young modülü birim alan başına düşen kollajen miktarına, kollajen liflerin kalınlığına ve moleküller arasındaki çapraz bağlara bağlı olarak yüksek veya düşük olabilir. Beyaz ligamentlerde 100-600 MPa kadardır (MPa = N/mm2). Gençlerde ACL in young modülü 242 N/mm ve maksimal dayanma kapasitesi 2160 N olarak saptanmıştır. Bu rakam yaşlıların 3 katıdır. Young modülü tendonlarda, ligamentlerin 2-3 katı kadardır.

 



Şekil 6 A:Yük altındaki bir ligamentin yük/uzama eğrisi. X ekseni uygulanan tensil yük sonucu yapıdaki uzama miktarı (mm), Y-ekseni uygulanan tensil yükü (Newton, N), eğrinin iki ucu arasındaki çizginin eğimi yapının sertliğini (N / nm) gösterir. Son dayanma yükü (ultimate load)  kopmadan önce yapıya tatbik edilen en yüksek yüktür. Son dayanma uzunluğu (ultimate elongation) yapının kopmadan önceki maksimum uzunluğudur. Kopma (failur) noktasında absorbe edilen enerji (N / mm) yapının depoladığı maksimum enerji miktarını gösteren eğri altındaki alandır.

Şekil 6 B: Yük altındaki bir ligamentin stres/strain eğrisi. X-ekseni strain (ε) olarak ifade edilen deformasyonun (uzama) yüzdesidir. Y ekseni birim alan başına yükün (MPa) stres olarak (σ) ifadesidir  ve dokunun tensil gücünü gösterir. Strain'in iki uzun arasında kalan lineer çizginin eğimi elastisite modülünü (N / mm2 veya MPa) verir. Tensil güç (tensile strength, N / mm2) ulaşılan maksimum stres, son dayanma straini (ultimate strain, yüzde olarak) kopma anındaki strain ve strain enerji yoğunluğu (MPa) stres -strain eğrisinin altında kalan alandır.

 


Şekil 7: Germe testinde tipik yükleme (üst) ve boşaltma (alt) eğrileri. İki non-lineer eğri bir histerezis döngüsü oluşturur. Eğriler arasındaki alan histerezis olarak adlandırılır ve dokudaki enerji kaybını gösterir..

Elastik bölge aşıldığında, lif demetlerinde öngörülemeyen bir şekilde kopmalar başlar ve yük kalktığında doku eski boyuna dönemez. Dolayısı ile bu bölge plastik bölge olarak adlandırılır. Yük son dayanma sınırına ulaştığında doku tamamen kopar ve yükü destekleme yeteneği önemli ölçüde azaltılır. Stres-strain eğrilerinde de benzer sonuçlar elde edilir.

Yüksek elastik lif oranlı ligamentum flavum için eğri farklıdır. Ligamentum flavumunun sertliğinde kayda değer bir artış için boyunun en az %50 uzaması gerekir. Sertlik bu noktadan sonra artmaya başlar.

Ligament ve kapsüldeki elastik lif oranı, tensil strain altında oluşan küçük elastik deformasyon ve enerjinin depolanması ve kaybı için son derece önemlidir. Elastik lifler yüklenme (loading) esnasında deforme olan liflerinin yük boşalırken (unloading) orijinal şekline ve boyutlarına geri dönmesini sağlarlar. Bu arada harcanan enerjinin bir kısmı depolanır. Geri kalanı döngü esnasındaki enerji kaybını temsil eder ve buna histerezis denir (Şekil 7). Lupla çevrili alan, enerji kaybını temsil eder.

Tensil kuvvet artmaya devam ettiğinde yeniden nonlineer bir bölge (gevşeme ve bozulma bölgesi) görülür. Bu bölgede kollajen lifleri birbirinden ayrılmaya, ligament yapısı bozulmaya başlar. Elastik (revesibl) deformasyon plastik (irreversibl) deformasyona dönüşür. Son dayanma noktasından sonra ligament bütünlüğü tamamen bozulur.

ı. Tensil yüklere karşı viskoelastik davranışları

Ligamentler ve tendonlar gibi yüksek tensil yüklere maruz kalan biyolojik malzemeler zamana bağlı viskoelastik davranış sergiler ve mekanik özellikleri yüklenme hızına göre değişir. Bu viskoelastik davranış bileşenlerin (kollajen, su, çevreleyen protein ve ara madde) karmaşık etkileşimlerinden kaynaklanır. Ligament ve tendonların yüklenme hızı arttıkça stres- strain eğrisinin lineer kısmı daha dik hale gelir; yani doku yüksek strain hızlarında daha fazla sertleşir. Bu dokular daha yüksek strain hızı ile daha fazla enerji depolar, yırtılmaları için daha fazla kuvvet gerekir.

Yük bu dokulara belirli aralıklarla uygulanıp kaldırıldığında  stres- strain eğrisi, her yükleme döngüsü sonrası strain eksenine doğru sağa kayabilir. Bu, dokunun her yükleme döngüsünde giderek daha fazla kalıcı deformasyonu ile karakterize, elastik olmayan (plastik) bir bileşeninin varlığını ortaya koymaktadır. Tekrar sayısı arttıkça dokudaki plastik deformasyonun miktarı artar ve bu fizyolojik mikro kopmalar dokunun fizyolojik yenilenme – onarım (remodeling) kapasitesini aşabilir. Bu durumda kronik enflamasyon meydana gelir.

Ligament ve tendonlar iki farklı zamana bağlı, nonlineer viskoelastik davranışı daha gösterirler. Bunlar stresin rekasasyon ve sünme-deformasyon davranışlarıdır (Şekil 8).

Bir stres -relaksasyon davranışı: Ligament bir miktar gerilir ve bu uzunlukta sabitlenirse, uzunluk sabit kalırken stres zamanla azalır. Stres- relaksasyon testi ardışık (döngüsel) olarak tekrarlandığında, stresteki azalma giderek daha az belirgin hale gelir.

Sünme (creep) davranışı: Ligament sabit bir yükle (tensil stres) gerilirse uzunluğu (strain -deformasyon) zamanla giderek artar. Strain ilk önce nispeten hızlı bir şekilde, daha sonra yavaş yavaş artar. Sünme döngüsel (siklik) olarak gerçekleştirildiğinde, straindeki artış giderek daha az belirgin hale gelir.

 



Şekik 8: Ligamentlerin viskoelastisitesi (hıza bağlı veya zamana bağlı ) Stresin gevşemesi (solda). Tensil yük altındaki doku belli bir uzunlukta sabitlendiğinde, yük ilk önce (ilk 6-8 saati ) hızla azalır ve daha sonra kademeli olarak daha yavaş azalarak aylarca devam edebilir. Sünme tepkisi (sağda).  Tensil yük altındaki bir doku, belli bir gerilme noktasında yük (sters) sabit olacak şekilde sabitlendiğinde uzama (strain, deformasyon) ilk önce (ilk 6-8 saat) nispeten hızlı, daha sonra yavaş yavaş aylarca devam eder.

 

ıı. Tensil olmayan yüklere karşı biyomekanik yanıtları.

Ligamentler, eklem hareketini yönlendirirken ve segmentleri stabilize ederken sıklıkla makaslama, kompresyon ve burulma kuvvetlerine maruz kalırlar. Ligamentin özellikle makaslama kuvvetlerine tepkisi non-lineerdir ve yüklenme hızından bağımsızdır.

 

Egzersiz biyomakanik özellikleri güçlendirir. Bir çalışmada sedanter kontrollara göre 12 aylık egzersiz sonrası maksimal dayanma sınırı %38, sertlik %14 artmıştır. Bu çalışmada tensil kuvvetin %20, uzama sınırının (ultimate strain) %10 arttığı saptanmıştır.

İmmobilizsayon sonrası sinoviyal adezyonlar ve fibröz bağ dokusu proliferasyonu görülmektedir. 2-3 ay immobilizasyon sonrası dayanma sınırı  (ultimate load) yaklaşık %30 azalmaktadır. Yeniden mobilize olduğunda mekanik özellikler normale yaklaşır, ancak yapısal özellikler tam düzelmez. Bunun için ekstra çaba harcanmalıdır.

Ligament yapısı ve mekanik özellikleri ayrıca çevresel değişikliklere tepki olarak da değişebilir.

h. Ligamentin yaralanma ve kopma mekanizmaları

Fizyolojik limitlerdeki hareketler esnasında kollajen moleküllerini tutan bağların kırılması ve ligament bütünlüğünde mikroskopik bozulmaların olması mümkündür. Ancak ekstrasellüler matriksin fizyolojik döngüsü (turnover) ve remodeling hakkında yeterli bilgi mevcut değildir.

Ligamentler yüksek stres seviyeleri (eksternal zorlama) sonucu veya yüksek strain oranları (onarım kapasitesini aşan aşırı kullanım veya tekrarlayan mikrotravmalar) sonucu ya da bunların kombinasyonu ile yaralanırlar. Bir ligament fizyolojik sınırı aşan yüklenmeye maruz kaldığında (stresin yüksek seviyede olması) mikrofraktürler meydana gelir (kısmi yırtık) ve stres daha da artarsa bir noktada artık yükü taşıyamaz ve kopar (tam kopma) (Şekil 6).

Bu gerçekleştiğinde eklem instabilite belirtileri gösterir ve yerinden çıkabilir. Bu deplasman aynı zamanda eklem kapsülüne, komşu ligamentlere ve bu yapıları besleyen kan damarları gibi çevre yapılara zarar verebilir. İnstabilite eklem kıkırdağı üzerinde anormal yüksek streslere neden olabilir. Bu yükler kıkırdak aşınmasına ve erken dönemde dejeneratif eklem hastalığına yol açar.

Ligamentler eklem yaralanmalarından oldukça fazla etkilenir, kısmen veya tamamen kopabilirler. Ligament yaralanmaları günlük pratikte kas-iskelet ağrı ve sakatlıklarının en sık nedenleri arasında yer alır. Ligament yaralanmalarının en sık görüldüğü eklemler diz, kalça, omuz, ayak bileği, dirsek ve el bileğidir.

Ligament yaralanmaları sprain olarak tanımlanır ve şiddetine göre Grade I, II ve III olmak üzere üç gruba ayrılır. Grade I hafif spraindir. Palpasyonla hassasiyet, gerildiğinde ağrı ortaya çıkar.Ancak semptomlar ihmal edilebilr. Kollajen lifleride mikro kopmalar olmasına rağmen eklemde bir instabilite tespit edilemez. Ligamentte makroskopik olarak gözlemlenebilir kopma yoktur.

Grade II orta derecede spraindir. Kolajen liflerindeki giderek artan kopmalar parsiyel rüptürüne neden olur. Şiddetli ağrı, ödem ve bir miktar instabilite (laksite) gözlenir. Bağın sağlamlığı ve kuvveti, hasar gören doku miktarı ile uyumlu olarak % 50 veya daha fazla azalmış olabilir. Bazı vakalarda kasların sağladığı fonksiyonel stabilite ligament hasarına bağlı instabilitenin semptomlarını gizleyebilir.

Grade III ağır spraindir. Ligament lifleri tam ya da tama yakın kopmuştur ve eklem tamamen instabildir. Travma sırasında şiddetli ağrı olmasına rağmen yaralanma sonrası ağrı daha azdır. Ligament fonksiyon görmese bile sağlam kalmış bir kaç lif doku bütünlüğünün korunduğu görüntüsünü verebilir.

i. Tendon ve ligamentin iyileşmesi

Doku bütünlüğü bozulduğunda, vücut kendini onarır. Ligamentler genellikle tendonlardan daha az kanlandıkları için iyileşme ve onarım süreçleri daha uzun sürer. Bazen ligament daha kötüleşebilir veya tamamen yok olabilir. Sonuçta kalıcı kusurlar, anormal ECM bileşenleri ve anormal derecede azalmış kollajen fibril çapı ile karakterize olan, biyomekanik açıdan normal dokudan daha zayıf skar dokusu oluşur. Skar dokusu yüke yanıt verebilmesine ve adapte olabilmesine rağmen normal doku özelliklerinin sadece %10-20'sikadar iyileşebilir.

Ligamentlerin iyileşme kabiliyetinde farklılıklar vardır. Mesela dizin MCL’i total rüptürden sonra cerrahi müdahale gerekmeksizin tamamen iyileşebilir; ancak ACL gibi diğer ligamentler total rüptürü takiben cerrahi olarak gretleme ve yeniden birleştirme gerektirir.

Ligamentlerin orijinal özellik ve fonksiyonlarına ulaşması için bazı stratejiler önerilmektedir. Bunlar cerrahi onarım, greftleme, biyokimyasal modülasyon (tıbbi tedavi), gen terapisi ve doku mühendisliği eklem hareketlerinin kontrol edilmesi (bandaj, korse) şeklinde sıralanabilirler. Bunlara rağmen tam iyileşme oldukça zordur ve konu bu nedenle ilgi odağı olmaya devam etmektedir.

ı. Tendon hasarından sonra doğal iyileşme

Onarım (formasyon ve remodeling) üç aşamalı bir süreçtir. Bu süreçler kısmen birbirleri ile örtüşür. Yani bir aşama daha bitmeden, sonraki aşama başlar. Bu aşamalar; a) homeostazis ve akut enflamasyon fazı, b) hücre ve matriks proliferasyon fazı ve c) remodeling ve maturasyon fazı şeklinde devam eder.

Birinci faz yaralanmadan dakikalar sonra başlar ve 2-3 gün sürer. Bu fazda kopan ligament uçlar geri çekilir, iki uç arasındaki boşlukta kan toplanır ve pıhtı oluşur (homeostazis). Daha sonra enflamatuvar süreç uyarılır, bölgeye monosit, nötrofil gibi enflamatuvar hücreler gelir, debrisler ve hasarlı hücreler fagositozla temizlenir.

Proliferasyon fazında çeşitli büyüme faktörleri ve sitokinler vasıtası ile fibroblast proliferasyonu uyarılır ve yeni matriks oluşur. Oluşan yeni matriks skar dokusu şeklindedir ve kopan ligament uçları arasında bir köprü oluşturur. Bu skar dokusu başlangıçta iyi organize olmamıştır (kollajen lifleri gelişigüzel dizilmiştir), normal ligament matriksine göre daha çok kan damarı, yağ hücresi, enflamatuvar hücreler ve gevşek bağ dokusu içerir. Kollajen sonraki birkaç hafta içinde ligamentin uzun ekseni boyunca oldukça iyi bir dizilim göstermeye başlar, ancak kollajen tipi hala anormaldir (tip III tip I’den fazla, tip V artmış ve kollajen fibrilleri daha ince).

Birkaç hafta sonra remodeling fazı başlar. Kollajen maturasyonun olduğu bu aşama doku degradasyonu ve sentezi şeklinde aylaca - yıllarca sürer. Bu aşamada skar dokusundaki anormalliklerin yerini yavaş yavaş normale daha yakın matriks almaya başlar. Ancak kompozisyon, mimari ve fonksiyonlarda hala bazı major farklılıklar devam eder. Bunlar değişmiş proteoglikan (biglikan artmış, dekorin azalmıştır) ve kollajen tipleri, kollajen çapraz bağlarda yetersizlik, kollajen fibrillerin hala ince olması, artmış vaskülarite şeklinde sıralanabilir.

Biyomekanik olarak ligamentin eski halini alması kopan ligament arasındaki boşluğun büyüklüğü ve eklem hareketleri gibi faktörlere bağlı olarak uzun zaman alabilir. Eklem laksitesi yavaş düzelir, düzelme 6 hafta – 1 yıl sürer. Hastaların büyük bir yüzdesinde objektif mekanik laksite ve subjektif eklem instabilitesi devam eder. Laksite ile birlikte eklem yüzeyleri arasında kayma olur ve kasların etkinliği azalır. Eklemdeki yükün dağılımı değişir, alttaki kıkırdak ve kemikte bozulma, aşınma ve kopmalar olur. Sonuçta osteokondral dejenerasyon veya OA gelişir.

ıı. Greftleme

Kopan ligamentlerin, özellikle de ön ve arka çapraz bağın rekonstrüksiyonu sıklıkla uygulanan bir işlemdir. Rekonstrüksiyon ihtiyacı yaş, aktivite seviyesi ve yaralanma şekline bağlıdır. Aynı türün farklı bireylerinden elde edilen greftlere allogreft, aynı kişiden alınan greftlere otogreft denir. Allogreft; doku reddini ve enfeksiyon oranlarını düşürmek ve yapısal özellikler üzerindeki etkilerini sınırlamak için dondurarak kurutulur ve düşük doz radyasyona tabi tutulur.

Allogreftler normal tendon greftlerine veya ACL'ye benzemeyen kollajen fibril profilleri göstermektedir. Bu nedenle daha çok otogreft kullanılması önerilmektedir. Otogreft için en çok patellar tendonun santral kısmı kullanılmaktadır. Otogreft olarak kulanılan patella tendonları 24 ay sonra normal ligament görünümünü alır. Yine de asıl ACL'in yerini asla alamaz, ancak dizin fonksiyonunu artırır.

ııı. İmmobilizasyon ve istirahat

Splint veya atelle immobilizasyon yaralanmadan sonra önerilen geleneksel yöntemlerdir. İmmobilizasyon hareketi kısıtlayarak ilave hasarı engeller, ağrıyı ve ödemi azaltır.

İmmobilizasyonun iyileşme süresini kısalttığı, fonksiyonel sakatlığı ve kronik ağrıyı azalttığı düşünülüyor. Ancak istirahatin sinoviyal edezyonlar, kollajen yıkımında artış, kollajen sentezinde azalma ve kollajen fibril dağılımında daha fazla düzensizlik gibi zararlı yan etkileri de vardır. Egzersiz volümü ile ligementteki kollajen lif sayısı, lif kalınlığı ve liflerin yerleşim düzeni arasına pozitif bir korelasyon vardır. Yük azaldığında matriks döngüsü değişir, degradasyon formasyondan fazla olur, yeni sentezlenen matriks daha kötü organize olur ve dokunun sertliği ve dayanıklılığı azalır. Ayrıca uzamış immobilizasyonla GAG ve sıvı içeriği de azalır.

Yükün azalması insersiyon (entezis) bölgesini de etkiler. Subperisteal osteoklastlar ligamentlerin bağlandığı kemiği fazlaca rezorbe eder. Bu durum insersiyon bölgesinde ilave bozulmaya neden olur.

Son yapılan sistematik çalışmalara göre ligament yaralanmalarının tedavisinde immobilizasyon lehine kontrollü bir çalışma mevcut değildir. Uzun süreli immobilizasyondan sakınmak gerekir.

ıv. Mobilizasyon ve egzersiz

Etkilenen eklemin hareketini de içeren fonksiyonel tedavi ile daha iyi sonuçlar elde edilmektedir. Hareketle tedavi edilen hastalar işe daha çabuk döner, spora daha erken başlar ve objektif instabilite (stres altında x-ray ile görülen) daha az görülür. Erken mobilizasyonla ağrı, ödem ve sertlik azalır, işe dönüş hızlanır. Hücre proliferasyonu ve matriks sentezi, doku kitlesi ve gücü artar, matriks organizasyonu düzelir, kollajen içeriği normal olanlarla yer değiştirir.

Mobilizasyon ilave olarak ligamenti destekleyen çevre yapıları da güçlendirir. Kas atrofisi, osteoporoz, adezyonlar ve eklem kontraktürü engellenir.

Ön çapraz bağ yaralanmalarından sonra uygun bir egzersiz ve rehabilitasyon programı cerrahi rekonstrüksiyonu geciktirebilir veya engelleyebilir.

v. Nonsteroid Anti enflamatuvar ilaçlar (NSAİİ'ler)

Ligament yaralanmasında temel tedavi olarak kullanırlar. Enflamasyona bağlı semptomlar üzerinde (özellikle de indometazin ve diklofenak) hafif olumlu etkilerine rağmen doku iyileşmesine zarar verirler. Prostoglandine bağlı enflamatuvar yanıtı bloke ederler. Halbuki anflamasyon; hücrelerin bölgeye gelmesi, nekrotik atıkların temizlenmesi ve iyileşme sürecinin başlaması için gereklidir. Bu nedenle antienflamatuvar ilaçlar uzun süre kullanılmamalıdırlar.

vı. Kortizon enjeksiyonu

Kortizon enflamasyon ve ağrıyı 6-8 hafta için engelleyebilir. Ancak histolojik, biyokimyasal ve biyomekanik iyileşmeyi de inhibe eder.

vıı. Diyet ve beslenme

Beslenme ve diyet ligementler dahil doku homeostazını ve iyileşme potansiyelini etkiler. Ligamentler besin ve oksijen taşıyan kılcal damarlar açısından fakirdir. Damar yapısının fakir olması ve yağlı yiyeceklerden sonra eritrositlerin damar çeperine yapışma eğiliminden dolayı doku perfüzyonu azalır. Düşük doymuş yağ oranı yüksek besinler önerilebilir.

Vücut kitle indeksi 30’un üzerinde olanlarda dizde OA riski 7 kat fazladır. Kilo verme ayrıca proenflamatuvar sitokinleri ve adipokinleri azaltır.

Vitamin ve mineraller enerji oluşumuna, karbonhidrat, yağ ve protein metabolizmasına, oksijen transferine ve doku tamirine yardımcı olabilirler. Vit D eksikliği dirençli ağrı ve nörolojik disfonksiyona neden olmaktadır. Kondroitin sülfat gibi glikozaminler de yararlı olabilir.

j. Ligamentlerin biyomekanik özelliklerini etkileyen faktörler

Tendonların ve ligamentlerin biyomekanik özelliklerini etkileyen çok sayıda faktör vardır. Bunların başında yaşlanma, gebelik, mobilizasyon ve immobilizasyon, komorbiditeler (diyabet, bağ dokusu bozuklukları, böbrek hastalığı) ve farmakolojik ajanlar (steroidler, NSAID'ler) sayılabilir.

ı. Maturasyon ve yaşlanma

Kollajen ve oluşturduğu dokuların fiziksel özellikleri, kollajen molekülleri arasındaki ve içindeki çapraz bağların sayısı ve kalitesi ile yakından ilişkilidir. Olgunlaşma döneminde (20 yaşına kadar), çapraz bağların sayısı ve kalitesi artar. Çapraz bağların doku kuvveti ve olgunlaşması ile korelasyonuna rağmen kalıcı çapraz bağların optimum bir seviyede olması gerektiği görülmüştür. Optimal çapraz bağlanma seviyesinin aşılması dokunun biyomekanik özelliklerinde azalmaya neden olur. Bu durum yaşlanmayla biyomekanik özelliklerin bozulmasını açıklar. Olgunlaşma sonrasında, yaşlanma ilerledikçe, kollajenin mekanik özellikleri bir platoya ulaşır ve ardından çekme mukavemeti ve sertliği azalmaya başlar.

Gençlerde (<20 yıl) kaydedilen kollajen fibril çapı geniş bir aralıkta (20-180 nm) değişir. Çap yetişkinlerde (20-60 yaş) ve yaşlılarda (> 60 yaş) belirgin şekilde azalmaktadır (sırasıyla 120 ve 110 nm) fakat daha eşit dağılım gösterir. İnsan ACL kollajen fibrillerin konsantrasyonu gençlerde 68 fibril/mu2'den yaşlılarda 140 fibril/mu2'ye kadar çıkmaktadır. Yaşlı tendonda tip V kollajen artar.

Yaşlanma ile birlikte, tenositlerin sayıca azaldığı ve düzleştiği, daha az sitoplazmik uzantıya sahip olduğu, dolayısıyla hücreler arası iletişimin azaldığı ve kolajen üretimi ve olgunlaşması için gerekli olan mekanik iletişim yeteneğinin düştüğü bulunmuştur. İskeletin olgunlaşmasının, büyüme faktörlerinin fibroblastik aktiviteyi indükleme yeteneğini azalttığı da keşfedilmiştir.

ıı. Gebelik ve postpartum dönemi

Gebeliğin ilerleyen aşamalarında ve postpartum dönemde pubik bölgedeki tendonların ve bağların artmış gevşekliğidir relaksin hormonuna atfedilir. Relaxin fibroblastlarda gen ekspresyonunu değiştiren, sonuçta dokunun biyomekanik özelliklerinde geçici değişikliklerle neden olan bir İGF'dür. Sertlik daha sonra restore olur.

ııı. Mobilizasyon ve immobilizasyon

Canlı dokular dinamiktir ve strese tepki olarak mekanik özelliklerini değiştirirler ve dokunun fonksiyonel adaptasyonu ve optimal çalışmasına neden olurlar. Kemik gibi, ligamentler de mekanik taleplere tepki olarak yeniden şekillenirler (remodeling). Artan strese maruz kaldıklarında giderek sertleşirler ve stres azaldığında daha zayıf ve daha yumuşak hale gelirler.

İmmobilizasyonun bağların tensil mukavemetini düşürdüğü bulunmuştur. Dokuz hafta boyunca hareketsiz kalmış olan tavşanlarda LCL güç ve sertliğinde azalma olmuş ve mekanik özelliklerdeki bu bozulma ligament içeriğindeki değişikliklere bağlanmıştır. Doku metabolizmasının artması ile kollajen molekülleri arasındaki çapraz bağların miktarında ve kalitesinde azalma olduğu, olgunlaşmamış kollajen oranının arttığı saptanmıştır. Aynı zamanda immobil tavşan dizindeki bağların kesit alanının kontrol değerinin %74'ü olduğunu bildirmiştir.

ıv. Komorbiditeler

Tendon ve bağları içeren kas iskelet sistemi bozukluklarına doğrudan ya da dolaylı olarak katkıda bulunan birçok durum vardır. Bunların birçoğu bu bölümde anlatılmıştır.

Şeker hastalığı: İnsüline bağımlı (Tip I) diyabet, metabolik dalgalanmalarla mikrovaskülariteyi doğrudan etkiler ve periartiküler dokularda kollajen birikimine neden olur. Diyabetik keiroartropati (stiff hand sendromu), fleksör tenosinovit (De Quervain sendromu), Dupuytren kontraktürü, adhezif kapsülit (donuk omuz) ve kalsifik periartrit diyabet ile ilişkili spesifik tendon ve ligament patolojileridir.

Bağ Dokusu Bozuklukları: Romatolojik hastalıklar (romatoid artrit, spondiloartropatiler gibi) gibi bağ dokusu bozuklukları, kolajenöz dokunun tahribini teşvik eden enflamatuvar infiltrat (sızıntı) ile ilişkilendirilmiştir. Buna ek olarak kalıtsal hastalıklar (Marfan sendromu, Ehlers-Danlos sendromu gibi), tendon ve bağlardaki kollajen miktarında veya tipinde eksikliklere, fibril yapısında anormalliklere ve elastinin ve diğer proteinlerin miktarında dengesizliğe neden olarak onların biyomekanik özelliklerini değiştirir.

Böbrek hastalığı: Uzun süreli hemodiyaliz alan bireylerin %74'ünde tendon ve ligamentlerde hiperlaksite, %49'unda patellar tendon uzaması ve %51'inde eklem hipermobilitesi bulunmuştur. Elastin ve kollajen yıkımı miktarında bir artış da öne sürülmüştür.

v. Farmakolojik ajanlar

ı. Nonsteroid anti enflamatuvar ilaçlar (NSAİİ'ler): NSAİİ'lerin kullanımı ile tendonların ve bağların biyomekanik özelliklerinin arttırılmasını destekleyen bazı kanıtlar olmasına rağmen, bu ilaçlar bu amaçla kullanılmazlar.

vı. Kortizon enjeksiyonu: Kortizon enflamasyon ve ağrıyı 6-8 hafta için engelleyebilir. Ancak histolojik, biyokimyasal ve biyomekanik iyileşmeyi de inhibe eder.

vıı. Steroidler: Steroidlerin tendon ve ligamentler üzerindeki kısa ve uzun vadeli etkileri ile ilgili çalışma sonuçları çelişkilidir. Bununla birlikte, bunlar, kollajen sentezini inhibe ederler ve bu dokuların pik yüklenme kapasitelerinde bir azalmaya neden olurlar.

vııı. Fluorokinolonlar: Bir antibiyotik grubu olan fluorokinolonlar metalleproteazların aktivitesini artırarak kollajen yıkımını uyarabilirler.

Kaynaklar:

1.Ackermann PW,  Li J, Finn A, Ahmed  M,  Kreicbergs. A Autonomic innervation of tendons, ligaments and joint capsules. A morphologic and quantitative study in the rat. Journal of Orthopaedic Research 19 (2001) 372-378

2.Benjamin M, McGonag D. Entheses: tendon and ligament attachment sites. Scand J Med Sci Sports 2009: 19: 520–527

3.Benjamin M, Ralphs JR. Tendons and ligaments - an overview. Histol Histopathol (l997) 12: 1 135-1 144

4.Bray RC, Salo PT, Lo IK et all. Normal Ligament Structure, Physiology and Function. Sports Med Arthrosc Rev. 2005;13:127–135

5.Frank CB. J Musculoskel Neuron Interact 2004; 4(2):199-201

6.Jung H-J, Fisher MB and Woo  SL-Y. Role of biomechanics in the understanding of normal, injured, and healing ligaments and tendons. Sports Medicine, Arthroscopy, Rehabilitation, Therapy & Technology2009, 1:9

7.Hauser RA, Dolan EE, Phillips HJ, Newlin AC, Moore RE and Woldin BA. Ligament Injury and Healing: A Review of Current Clinical Diagnostics  and Therapeutics. The Open Rehabilitation Journal, 2013, 6, 1-20

8.Kouroupis et al. Mesenchymal Stem Cell Applications for Ligament Repair after Joint Trauma. J Clin Exp Pathol 2014, 4:4

9.Moshiri A, Oryan A. Tendon and Ligament Tissue Engineering, Healing and Regenerative Medicine. J Sports Med Doping Stud 2013, 3:2

10.Paraskevas GK. Human ligaments classification: a new proposal. Folia Morphol. 70 (2), 61–67, 2011

11.Silver FH, Freeman JW and Bradica G. Structure and Function of Ligaments, Tendons, and Joint Capsule pp 12. Orthopedic Biology and Medicine. Repair and Regeneration of Ligaments, Tendons, and Joint Capsule, edited by William R. Walsh, 2005

13.Woo SL-Y, Debski RE, Withrow JD, and  Janaushek MA. Biomechanics of Knee Ligaments. American