Nr. 9/maj /200789. årgang

FysioterapeutenFysioterapeuten

GenoptræningJohnny Kuhr har be-søgt et sygehus og en kommune for at se på genoptræningsplaner. Side 14

www.fysio.dk

CellenViden om cellens evne til sansing skaber forståelse for, hvordan fysioterapeutisk behandling påvirker celle og væv.

SIDE 8

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 2 2 . d e c e m b e r 2 0 0 64

AF TORBEN LUND, FYSIOTERAPEUT, EXAM. SCIENT OG HENNING LANGBERG, FYSIOTERAPEUT, CAND.SCIENT., PH.D.ILLUSTRATION KRISTOF BIEN OG TORBEN LUND

I denne artikel introduceres den nyeste viden om, hvor-dan den levende celle påvirkes af eksterne mekaniske kræfter. Et fællestræk ved mange fysioterapeutiske teknikker er, at de virker gennem en mekanisk påvirk-ning af patientens krop og forskellige vævstyper (1). Specifi k manuel terapi i form af mobilisering, massage, tværmassage, udspænding, akupunktur, osteopatiske teknikker som myofascial release, mm. er teknikker, som åbenlyst påvirker vævet og dermed cellerne og den ekstracellulære matrix i form af stræk, vrid, rotation og kompression.

Tidligere forskning har overvejende haft til formål at måle effekten af behandlingen på f. eks. smerte, blod-

gennemstrømning og lokal metabolisme mere end at kortlægge de mekanismer, som ligger til grund for denne effekt. Hermed kommer den kliniske evidens ofte til at stå alene uden fokus på, hvordan denne effekt er opnået.

Der foreligger således endnu ingen fuldstændig forståelse af mekanismerne bag effekten af bl.a. massage på et mi-kroskopisk plan (2). Dette til trods for at en sådan indsigt ville kunne målrette den fysioterapeutiske behandling af forskellige væv og forskellige patologier og tilføre

faget evidens på et mikroskopisk plan. Trods intens forskning i knoglers, musklers og seners adaptation til fysisk træning, mangler der forsat viden om, hvordan cellerne reagerer på mekaniske stimuli ved træning (3). En af årsagerne til den manglende basale cellebiologi-ske indsigt har i høj grad været en mangel på egnede

Mekanisk påvirkning af cellenNy indsigt i cellens opbygning skaber forståelse for effekten af fysioterapi på for eksempel muskler, sener og bindevæv

metoder, men også et resultat af at grundforskningen i cellebiologi gennem fl ere årtier har været domineret af en reduktionistisk tankegang med fokus på mole-kylærbiologi og de seneste år kortlægning af DNA. Herved har cellens mekaniske egenskaber ikke været levnet megen opmærksomhed (4).

I enkelte forskerkredse er der i de seneste år imid-lertidig blevet forsket intenst i, hvordan en kunstig fremstillet mekanisk påvirkning af individuelle celler

grundforskning

Forskningen i cellebiologi giver en vigtig brik i forståelsen af effek-ten af behandlingsmetoder som for eksempel myofascial release, udspænding og akupunktur tek-nikker. Fysioterapeuten bringer i den kommende tid en række artik-ler, der sætter fokus på den del af grundforskningen, der er relevant for faget.

indgang

indgang

Dette er den første af en række artikler, der formidler internationale forskningsresultater med relevans for anvendt fysioterapi. Der tages blandt andet udgangspunkt i kroppens mindste bestanddele, og teorierne er derfor blandt andet hentet fra grundforskningen i cellebiologi. Teorierne vil, i det omfang det er muligt, blive relateret til fysioterapeutiske behandlingsformer som: massage, myofascial release, mobilisering, osteopati, akupunktur, men også træning og udspænding. I denne artikel præsenteres ny viden om den levende celles fysiske opbygning og dens evne til at føle mekaniske påvirkninger.

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 2 2 . d e c e m b e r 2 0 0 6 5

på det mikroskopiske plan også medfører biologisk respons. Cellens signaler kommer således ikke kun fra proteiner og molekyler, men overskygges af og til af de signaler, som kommer fra det fysiske miljø og mekaniske påvirkninger (5).

PÅVIRKNING AF KEMIEN I CELLENEn lang række teknikker har gennem tiden været benyttet til at klarlægge cellers respons på mekanisk påvirkning. Alle teknikker har det tilfælles, at de kan påvirke en enkelt celle ad gangen under kontrollerede forhold.

Denne forskning foregår i cellekulturer og bekræfter, at mekanisk påvirkning har direkte indfl ydelse på næsten alle cellens funktioner som mobilitet, proteinsyntese, gen-ekspression, vækst, differentiering, overlevelse og død. Mekanisk påvirkning af cellen medfører således ikke kun ændring af cellens facon, men har også ind-fl ydelse på den cellulære biokemi (6;7).

Når der er tale om et mekanisk stimuli kaldes denne form for cellulær signaltransduktion for mekanotrans-duktion. Hidtil er forskningen, i hvordan mekaniske kræfter påvirker cellerne, foregået i isolerede cellekul-turer. Traditionelt forskes der i et to-dimensionelt miljø, hvor en isoleret celle er fi kseret til et fast underlag f.eks.

silikone, men i takt med øget viden om cellens inter-aktion med dens omgivelser (naboceller og den ekstra cellulære matrix) er der udviklet nye teknikker, og celler studeres nu overvejende i tre dimensioner (8-10)

Det næste svære skridt er herefter at klarlægge, hvordan celler responderer på mekaniske påvirknin-ger i forskellige vævstyper (sene-, ligament-, muskel-, knoglevæv mm.). Vævene kan imidlertid i kliniske sammenhænge ikke betragtes isoleret, og den store forskningsmæssige udfordring ligger i at analysere og forstå, hvordan cellulær mekanotransduktion påvirker hele organer og endelig det enkelte menneske (se fi g. 1).

I de seneste år er det blevet muligt at analysere mekanotransduktion på levende dyr og sågar på men-nesker (3). Forskningsresultater, som efterfølgende kan overføres til klinisk praksis og dermed direkte få indfl ydelse på den fysioterapeutiske behandling.

Mekanotransduktion er imidlertid ikke begrænset til celler og væv i bevægeapparatet. Blandt andet hele vores kredsløb, hørelsen, og balancen er regulerede af følsomme mekanoreceptorer (4,11).

For at forstå begrebet mekanotransduktion er det imidlertid nødvendig med en revideret opfattelse af den levende celles anatomi. For først herved opnås

grundforskning

Figur 1. Skematisk oversigt over kroppens strukturelle biologiske hierarki. Øverst før udspænding og nederst under udspænding. Hvert niveau repræsenterer et selvstændig forskningsfelt, og udfordringen er og bliver i fremtiden at overføre evidens fra et niveau til et andet.

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 2 2 . d e c e m b e r 2 0 0 66

grundforskning

en logisk sammenhæng mellem påvirkning af ydre mekaniske kræfter og det cellulære respons.

CELLEN LIGNER IKKE EN BALLON Den dominerende opfattelse er, at den levende celle er en ballon fyldt med vand, hvor organeller (cellekerne, centrioler, mitrokrondrier, ribosomer mm.) fl yder rundt i cytoplasmaet. Cellemembranen beskrives som en dobbeltlaget lipidbarriere, der adskillelser cellens indre og ydre miljø. Den har til opgave at regulere, hvilke stoffer der passerer ind og ud af cellen (fi g 2).

Dette er en opfattelse, som har præget biologisk forskning i årtier og fortsat er at fi nde i mange lærebøger på højere læreanstalter. Dette billede af den levende celle er imidlertid ikke brugbart til en forståelse af, hvordan mekaniske kræfter regulerer aktivitet i cellen, idet den ikke tager højde for væsentlige strukturers funktion.

De tekniske muligheder bliver konstant forbedret, og jo tættere forskere kommer på cellen, jo fl ere strukturer kan opserveres og analyseres. Vi ved nu, at cellen er fyldt med fi lamenter og fi bre, og at pladsen er stærkt begrænset (12). Ikke nok med det, fl ere forskere peger på, at det vand, som cellen indeholder, er bundet til proteinstrukturerne i cellen (13-15).

CELLEN HAR ET SKELET Store teknologiske fremskridt i form af nanoteknologi, mikromanipulation og biologisk billeddannelse har de seneste 5-10 år kunnet påvise, at den tidligere beskri-velse af den levende celle ikke er korrekt. I stedet er det vist, at cellens indre er koblet sammen via et fi nt netværk af molekyler også kaldet celleskelettet eller cytoskelettet. Cytoskelettet hænger tæt sammen med den ekstra cellulære matrix. Dette netværk forbinder cellekernen med indersiden af cellemembranen og stabiliserer cellen mekanisk, så cellen kan genere ak-tive kontraktioner på lige fod med det, vi kender fra muskler (16;17).

I levende væv overføres mekanisk stress normalt til cellen via den ekstracellulære matrix, som holder cellerne sammen og sørger for mekanisk støtte til vævet. De mekaniske kræfter overføres til celleskelettet via såkaldte integriner i celleoverfl aden. Disse transmembrane re-ceptorer fungerer som koblinger mellem cellens indre og den ekstracellulær matrix via cytoskelettet (18-20). Det er interessant, at celler fra forskellige vævstyper (knogler, sener, brusk mm.) er specialiserede, hvilket blandt andet kan ses på den måde, de er koblet til den ekstra cellulære matrix på (21).

Dette kan bidrage til forståelsen af f.eks. de meka-nismer, som ligger bag akupunktur. Helene M. Lan-gevin har således for nylig påvist, at rotationer af en

Fastsiddende ribosom

Golgi-apparatCellemembran(plasmamembran)

CytosolLysosomer

Vesikel

Proteintråde

Kerne-legeme

Kerne-membran

Granulærtendoplamatisk

reticlum

Frie ribosomer

Integriner

Aktinfi lamenter

Celle kerne

Intermediafi lamenter

Mikrotubuli

Ekstra cellulær matrix

Figur 2. En typisk grafi sk fremstilling af den menneskelige celle isoleret fra omgivelserne. I dette tilfælde imidlertid tegnet med proteintråde. Fra: Menneskets Fysiologi Hvile og arbejde. 2. udgave 2005. Med tilladelse fra FADL´s Forlag.

Figur 3. En realistisk fremstilling af cellen med cytoskeletet som via integriner i cellemembranen forbindes med den eks-tra cellulære matrix. Herved kan eksterne kræfter overføres til cellekernen. Muskelkontraktioner kan således igangsætte processer i cellekernen og dermed bidrage til f.eks. hypertrofi i musklerne som respons på træning. Illustreret med inspiration fra Parsons s. 79 (26) og Jensen s. 197 (24).

Agranulært endoplasmatisk

Mitokondrie

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 2 2 . d e c e m b e r 2 0 0 6 7

grundforskning

akupunkturnål medfører, at de tilstødende kollagene fi bre i den løse underhud vikles om nålen. Via de kol-lagene fi bres kobling med integriner og cytoskelettet i fi broblasterne, har hun målt cellulære forandringer fl ere centimeter fra indstiksstedet. Denne påvirkning er resultatet af mekanotransduktion (22;23).

CELLENS MUSKLERCytoskelettet består af tre typer protein fi lamenter nemlig mikrofi lamenter, mikrotubli og intermediære fi lamenter. Mikrofi lamenterne er cellens ”muskler”. De skaber spænding og trækker aktivt bl.a. cellemembranen mod cellekernen. Mikrofi lamenterne har fået deres navn på grund af deres tykkelse (ca. 5-7 nm), men kaldes også for aktinfi lamenter på grund af deres evne til at kontrahere sig. Aktinfi lamenterne kan i visse celletyper have en højt organiseret og specialiseret struktur. Her-ved kan hurtige og kraftfulde formforandringer opnås, som vi kender fra muskelkontraktioner.

Aktinfi lamenterne er direkte bundet til de førnævnte integriner og er overvejende perifert placerede. Der er således direkte sammenhæng mellem den ekstracel-lulære matrix og den kontraktile del af cytoskelettet.

Mikrotubuli er den stive del og dermed cytoskelettets ”knogler”. Deres kraft virker modsat mikrofi lamenterne ved at modvirke den indadrettede træk sammen med den ekstracellulære matrix og dette sikrer, at cellen ikke kollapser (16). Mikrotuboli forløberfra centrum af cellen nær kernen ud til cellens periferi. Mikrotubuli

DEFINITIONERDen ekstracellulære matrix er det materiale, der omgiver celler. Ekstracellulær matrix består af en grundsubstans af især store molekyler, kollagen og elastin.Mekanotransduktion er fællesbetegnelsen for de mekaniske kræfter, som påvirker levende celler, og som fører til en kemisk reaktion i cellerne.Integriner består af en stor familie af trans-membrane sensorer, som formidler signaler gennem proteiner i den ekstracellulære matrix i cellens indre.Tensegrity er en sammentrækning af tension og integrity. Et begreb som oprindeligt er brugt i bygningsarkitekturen, men som også kan benyttes i beskrivelsen af de fysiske kom-ponenter, der stabiliserer cellemembranen på den levende celle.

er desuden ansvarlige for den indre organisation, det vil sige fastholdelse og transport af organeller i cellen (24).

Den sidste komponent af cytoskelettet er de in-termediære fi lamenter. De har fået deres navn, fordi de er tykkere end aktinfi lamenterne og tyndere end mikrotubuli. Disse fi lamenter integrerer de øvrige to typer og holder cellekernen på plads.

Ordet cytoskelet antyder måske, at der er tale om et relativt fasttømret ”stil-lads”, men det er bestemt ikke tilfældet. Cytoskelettet er i de fl este celler under konstant remodulering, hvor de forskellige elementer i cellen forkortes, forlænges og ændrer position. Donald Ingber og hans gruppe har ved hjælp af mikropi-petter kunne påvise, at et mekanisk træk i celleoverfl aden øjeblikkeligt medførte strukturændringer i cellekernen (16). Andre har tidligere defi neret cytoskelettets funktion således: cytoskelettet funktion er at koble cellekernen og plasmamembranen sammen, så ydre stimuli transmitteres til cellekernen, og der kan påbegyndes et passende respons (25).

Samlet set er der således klar evidens for en fysisk kobling mellem cellemembran, cytoskelettet og cel-lekernen(27;28)

Heller ikke cytoskelettets mekaniske egenskaber er forbigået forskeres nysgerrighed. Der er for nylig lyk-kedes forskere at påvise viskoelastiske egenskaber hos cytoskelettet på lige fod med det, som vi kender fra muskel-sene komplekset(29)

CELLEN LIGNER GLOBEN I STOKHOLMViden fra bygningsarkitektur har bidraget til en bedre forståelse af den levende celles tredimensionelle arkitek-tur. Det hedder tensegrity og er en sammentrækning af tension (spænding) og integrity (integritet).

Tensegrity anvendes normalt om et bygningsmæssigt princip (den geodætiske kuppel som f.eks. Globen i Stokholm). Teorien bruges til at beskrive tredimensio-nelle strukturer, hvis stabilitet primært afhænger af en konstant balance mellem spænding og kompression og mellem kræfter, der udvider og samler strukturen (se fi gur 4). Begrebet er siden hen overført til den biologiske verden bl.a. til at beskrive arkitekturen i den levende celle (16;30;31)

I starten blev teorien beskrevet ud fra teoretiske beregninger, men avanceret fototeknik har gjort det muligt at påvise, at cytoskelettet er konstrueret ud fra teorien om tensegrity (17).

fakta om...På Donald Ingbers hjemmeside er det muligt at se animerede fi gurer af cellen og dermed tensegrity-princippet. Her kan man også downloade mange af hans artikler.http://web1.tch.harvard.edu/re-search/ingber/homepage.htm.

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 2 2 . d e c e m b e r 2 0 0 68

På denne måde har mekaniske kræfter fra den ekstra-cellulære matrix fysisk forbindelse med cellekernen. Ifølge teorien vil celler kun være i stand til at opfange ydre påvirkninger, hvis cytoskelettet opretholder cel-lemembranen med en hvis grundspænding. Tensegrity princippet indebærer, at en påvirkning et givent sted på cellemembranen også giver anledning til respons et andet sted. Således vil eksterne påvirkninger som muskelkontraktioner kunne igangsætte processer i cellekernen og muliggøre, at muskler f.eks. reagerer med hypertrofi som respons på træning.

Tensegrity teorien har fået så stor udbredelse, at det betragtes som et nyt mekanisk paradigme, som midlertidig også er blevet kritiseret (32). Teorien benyt-tes overvejende inden for cellebiologi, men er også at fi nde i behandlerverdenen. Osteopater har i fl ere år brugt tensegrity teorien til at forklare mekanismerne bag manuelle teknikker (26).

CELLENS RESPONS PÅ TRÆNING Det er nu alment accepteret, at cellefunktioner regu-leres af mekaniske kræfter, som blandt andet påvirker celledifferentiering, celleformering og gener (31). Som ovenfor beskrevet vil en fysisk påvirkning af cellen i forbindelse med en ydre mekanisk påvirkning kunne være starten til en induktion af cellulære processer. Dette er kendt fra knogler (33) og fra muskler, hvor træning påvirker muskelcellen og inducerer syntese af kontraktive proteiner og resulterer i hypertrofi af musklen. Egen forskning har også vist, at langvarig belastning resulterer i en nydannelse af akillessenens strukturelle proteiner (kollagen) (34-37). Denne kobling af mekanisk belastning og cellulært respons sker som et resultat af cellens tensegrity.

Cellernes respons på træning og immobilisering vil blive udførligt beskrevet i en senere artikel.

grundforskning

NY INDSIGT I VÆVSADAPTATION Forskningen i cellebiologi kan derfor bidrage til en øget indsigt i blandt andet musklers og seners tilpasning til træning og daglig funktion. Den levende celles fysiske strukturer er dermed blevet vigtige brikker i forståelsen af de grundlæggende sammenhænge mellem celle-form og cellefunktion, og mellem fysiske kræfter og de biokemiske reaktioner.

For fysioterapeuter er biomekaniske overvejelser på det makroskopiske plan en selvfølge. Med denne cellulære tensegrity teori er der skabt teoretisk kobling mellem biomekanik og kroppens mindste bestanddele, de levende celler. Fremtiden vil give en dybere forståelse af, hvordan fysioterapeutiske interventioner påvirker kroppens celler og derigennem igangsætter de bioke-miske processer, der er afgørende for behandlingens helbredende effekt.

I næste artikel præsenteres opdaterede informatio-ner om den mest centrale del af bindevævet, nemlig fi broblasten. I denne sammenhæng uddybes begrebet mekanotransduktion.

Korrespondance: Torben Lund: lund@fysiolab.dkHenning Langberg: langberg@fysiolab.dk

UDDRAG AF REFERENCELISTEDen komplette referenceliste kan downloades fra fysio.dk->bilag til artikler

6. Alenghat FJ, Ingber DE. Mechanotransduction: all signals point to cytoskeleton, matrix, and integrins. Sci STKE 2002 Feb 12;2002(119):E6.

10. Pedersen JA, Swartz MA. Mechanobiology in the third dimension. Ann Biomed Eng 2005 Nov;33(11):1469-90.

17. Ingber DE. The mechanochemical basis of cell and tissue regulation. Mech Chem Biosyst 2004 Mar;1(1):53-68.

22. Langevin HM, Bouffard NA, Badger GJ, Churchill DL, Howe AK. Subcutaneous tissue fi broblast cy-toskeletal remodeling induced by acupuncture: evidence for a mechanotransduction-based me-chanism. J Cell Physiol 2006 Jun;207(3):767-74.

30. Ingber DE. Tensegrity I. Cell structure and hierar-chical systems biology. J Cell Sci 2003 Apr 1;116(Pt 7):1157-73.

31. Galli C, Guizzardi S, Passeri G, Macaluso GM, Scandroglio R. Life on the wire: on tensegrity and force balance in cells. Acta Biomed Ateneo Parmense 2005 Apr;76(1):5-12.

Figur 4. Simpel skematisk tegning af tensegrity princippet.

Mekanisk påvirkning af cellen

Referenceliste til artikel bragt i Fysioterapeuten nr. 22 2006. Af Torben Lund og Henning Langberg

1. Lederman E. The Science and Practice of Manual Therapy. second ed. Elsevier Churchill Livingstone; 2005.

2. Dryden T, Baskwill A, Preyde M. Massage therapy for the orthopaedic patient: a review.

Orthop Nurs 2004 Sep;23(5):327-32. 3. Ingber DE. Tissue adaptation to mechanical forces in healthy, injured and aging tissues.

Scand J Med Sci Sports 2005 Aug;15(4):199-201.

4. Ingber DE. Cellular mechanotransduction: putting all the pieces together again. FASEB J 2006 May;20(7):811-27.

5. Janmey PA, Weitz DA. Dealing with mechanics: mechanisms of force transduction in cells.

Trends Biochem Sci 2004 Jul;29(7):364-70.

6. Alenghat FJ, Ingber DE. Mechanotransduction: all signals point to cytoskeleton, matrix, and integrins. Sci STKE 2002 Feb 12;2002(119):E6.

7. Ko KS, McCulloch CA. Intercellular mechanotransduction: cellular circuits that coordinate

tissue responses to mechanical loading. Biochem Biophys Res Commun 2001 Aug 3;285(5):1077-83.

8. Grinnell F. Fibroblast biology in three-dimensional collagen matrices. Trends Cell Biol

2003 May;13(5):264-9.

9. Jiang H, Grinnell F. Cell-matrix entanglement and mechanical anchorage of fibroblasts in three-dimensional collagen matrices. Mol Biol Cell 2005 Nov;16(11):5070-6.

10. Pedersen JA, Swartz MA. Mechanobiology in the third dimension. Ann Biomed Eng 2005

Nov;33(11):1469-90.

11. Orr AW, Helmke BP, Blackman BR, Schwartz MA. Mechanisms of mechanotransduction. Dev Cell 2006 Jan;10(1):11-20.

12. Luby-Phelps K. Cytoarchitecture and physical properties of cytoplasm: volume, viscosity, diffusion, intracellular surface area. Int Rev Cytol 2000;192:189-221.

13. Pollack GH. Cells, Gels and the Engines of Life. Seattle, Washington: Ebner & Sons; 2001.

14. Ling GN. Life at the Cell and Below-Cell Level: The Hidden History of a Fundamental Revolution in Biology. New York: Pacific Press; 2001.

15. Chaplin M. The Importance of Cell Water. ISIS Press Release 2004.

16. Ingber DE. The architecture of life. Sci Am 1998 Jan;278(1):48-57.

17. Ingber DE. The mechanochemical basis of cell and tissue regulation. Mech Chem Biosyst 2004 Mar;1(1):53-68.

18. Oschman J. Energy Medicine in Therapeutics and Human Performance. Butterworth-Heinemann; 2003.

19. Horwitz AF. Integrins and health. Sci Am 1997 May;276(5):68-75.

20. Oschman J. Energy Medicine The Scientific Basis. Edinburg: Churchill Livingstone; 2000.

21. Ingber DE. Mechanical control of tissue growth: function follows form. Proc Natl Acad Sci U S A 2005 Aug 16;102(33):11571-2.

22. Langevin HM, Bouffard NA, Badger GJ, Churchill DL, Howe AK. Subcutaneous tissue fibroblast cytoskeletal remodeling induced by acupuncture: evidence for a mechanotransduction-based mechanism. J Cell Physiol 2006 Jun;207(3):767-74.

23. Langevin HM, Churchill DL, Cipolla MJ. Mechanical signaling through connective tissue: a mechanism for the therapeutic effect of acupuncture. FASEB J 2001 Oct;15(12):2275-82.

24. Jensen PV, Prentø P. Cellebiologi, Cellens organisation og livsprocesser. 2 ed. København: Gads Forlag; 2003.

25. Scott JA. The role of cytoskeletal integrity in cellular transformation. J Theor Biol 1984 Jan 21;106(2):183-8.

26. Parsons J, Marcer N. Osteopathy : models for diagnosis, treatment and practice. Edinburgh: Churchill Livingstone; 2006.

27. Pienta KJ, Coffey DS. Nuclear-cytoskeletal interactions: evidence for physical connections between the nucleus and cell periphery and their alteration by transformation. J Cell Biochem 1992 Aug;49(4):357-65.

28. Pienta KJ, Coffey DS. Cellular harmonic information transfer through a tissue tensegrity-matrix system. Med Hypotheses 1991 Jan;34(1):88-95.

29. Kumar S, Maxwell IZ, Heisterkamp A, Polte TR, Lele TP, Salanga M, et al. Viscoelastic retraction of single living stress fibers and its impact on cell shape, cytoskeletal organization, and extracellular matrix mechanics. Biophys J 2006 May 15;90(10):3762-73.

30. Ingber DE. Tensegrity I. Cell structure and hierarchical systems biology. J Cell Sci 2003 Apr 1;116(Pt 7):1157-73.

31. Galli C, Guizzardi S, Passeri G, Macaluso GM, Scandroglio R. Life on the wire: on tensegrity and force balance in cells. Acta Biomed Ateneo Parmense 2005 Apr;76(1):5-12.

32. Ingber DE. Opposing views on tensegrity as a structural framework for understanding cell mechanics. J Appl Physiol 2000 Oct;89(4):1663-70.

33. Schwarts P, Eriksen E, Thorsen K. Bone tissue - bone training. Textbook of Sports Medicine, Basic science and clinical aspects of sports injury and physical activity. Kjær M ed. 2003. p. 173-86.

34. Langberg H, Skovgaard D, Petersen LJ, Bulow J, Kjaer M. Type I collagen synthesis and degradation in peritendinous tissue after exercise determined by microdialysis in humans. J Physiol 1999 Nov 15;521 Pt 1:299-306.

35. Langberg H, Skovgaard D, Asp S, Kjaer M. Time pattern of exercise-induced changes in type I collagen turnover after prolonged endurance exercise in humans. Calcif Tissue Int 2000 Jul;67(1):41-4.

36. Langberg H, Rosendal L, Kjaer M. Training-induced changes in peritendinous type I collagen turnover determined by microdialysis in humans. J Physiol 2001 Jul 1;534(Pt 1):297-302.

37. Langberg H, Ellingsgaard H, Madsen T, Jansson J, Magnusson P, Aagaard P, et al. Eccentric rehabilitation exercise increases peritendinous type I collagen synthesis in humans with Achilles tendinosis. Scand J Med Sci Sports 2006 Jun 19.

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 9 . m a j 2 0 0 78

grundforskning

AF FYSIOTERAPEUTERNE TORBEN LUN D , EXAM . SCIENT, HEN NIN G LAN GBERG , CAN D . SCIENT. PH.D .ILLUSTRATIO NER TORBEN LUN D

Denne artikel er en forlængelse af artiklen ”Mekanisk på-virkning af cellen” (nr. 22 2006). Her beskrev vi, hvordan tre fi lamenttyper med hver deres specialiserede egen-skaber udgjorde cytoskelettet, et fysisk ophæng,i cellens indre, som bedst beskrives ud fra tensegrity-princippet. Desuden introducerede vi, hvordan cellen reagerer på

mekaniske påvirkninger, som specifi kke manuelle teknikker eller fysisk træning som f.eks. løb, spring og styrketræning. Via den ekstra-cellulære matrix overføres kræfterne til integriner i cellemembranen, der igen fører til kem iske reaktioner i cellekernen (mekanotransduktion). I det følgende vil det teoretiske grundlag for

en forståelse af, hvordan cellerne responderer på f.eks. massage, mobilisering, udspænding og styrketræning, blive gennemgået.

MILLIARDER ÅRS EVOLUTIONDe første prim itive celleformer på jorden menes at være dannet for mere end 3,4 m illiarder år siden . Kernehold ige celler, som vi kender dem i kroppen i dag, f.eks. fi broblasten kan spores to m illiarder år tilbage (1). D isse celler er således en væsentlig del af den tidlige evolution, en evolution, der har givet

Fibroblasten hersker lokalt, men Cellerne i kroppen har en langt mere omfattende evne til at føle deres omgivelser end tidligere antaget. Artiklen beskriver det teoretiske grundlag for cellernes respons på fysioterapi

den humane krop evnen til at tilpasse sig ændringer i belastning på kort (over uger) og lang sigt (gennem livet og gennem generationer).

Fysioterapeuter har traditionelt været fascinerede af kroppens tilpasning på det makroskopiske plan og b iomekan isk viden er b levet en af fysioterapeuters spidskompetencer. På det makroskopiske plan bidrager nye forskningsresultater i f.eks. knæets og skulderens biomekanik til stadig bedre behandlingstiltag og op-timering af fysisk træning.

Cellebiologi er derimod ikke et område, der har været levnet megen opmærksomhed af behandlere generelt, heller ikke af fysioterapeuter. Der er langt fra daglig praksis til teorier om kroppens m indste bestanddele. Men der er megen betydningsfuld viden at hente. En søgning i forskningsdatabasen PubMed på søgeordet ”Cell” afslører således, at der er publiceret mere end 3,3 m illioner artikler om celler. Alene antallet af kem i-ske reaktioner, som fi nder sted i cellens cytoplasma, anslås at være over 10.000. En komplet forståelse af cellens funktion og opbygning er derfor en åbenlys umulighed. N æppe én af disse kem iske processer er overfl ødige, og de er et udtryk for cellens kompleksitet og naturens suveræne evne til biologisk tilpasning. Forskning inden for cellebiologi har tidligere været

En revurdering af cellens fysiske egenskaber og evne til sansning skaber forståelse for, hvordan for-skellige fysioterapeutiske behand-linger påvirker cellerne og vævet.

indgang

indgang

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 9 . m a j 2 0 0 7 9

grundforskning

tænker globalt

svær at overføre til praktisk fysioterapi, bl.a. på grund af manglende fokus på cellens fysiske strukturer. Dette rådes der bod på gennem udviklingen af nye og bedre visualiseringsteknikker.

Vi har tidligere beskrevet de kontraktile aktin-fi la-menter i cellens cytoplasma (23), men for nylig er der også påvist aktin-fi lamenter inde i selve fi broblastens kerne tæt på D NA’et, som dermed kan påvirke spæn-dingen og organiseringen af kernens strukturer (2). Jo mere vi lærer om cellernes, vævets og kroppens totale reaktion på behandling og træning over tid, des større logisk sammenhæng kan vi se mellem den terapeutiske intervention og behandlingsresultatet.

VÆVSTILPASNING MENS DU BEHANDLERBindevæv forbindes ofte med ligamenter, sener, led-kapsler og fascier (3), men fi ndes også i musklerne og i vores underhud. Desuden er nerver, blodkar, vener, indre organer ind lejrede i et tyndt lag b indevæv. Det er derfor svært at forstille sig en fysioterapeutisk behandling, som ikke i en eller anden grad påvirker bindevævet. Kendetegnende for alt bindevæv er en stor tilpasningsevne til ændrede biomekaniske krav, men samtidig er der også risiko for beskadigelse og dysfunktion. Det videnskabelige fokus på bindevævet

har været på ligamenters og seners mekaniske egen-skaber i forbindelse med fysisk aktivitet og skader, mens fascier, aponeuroser, og det subkutane bindevæv ikke har været levnet megen opmærksomhed.

Forskellene i egenskaber ved de forskellige typer bindevæv ligger overvejende på det makroskopiske plan og ikke på det cellulære niveau. De celler, der producerer bindevævet (fi broblasterne), ligner som udgangspunkt hinanden, uanset i hvilket væv de fi ndes, om end der er påvist en anatomisk relateret forskel i fi broblasters gener (4).

Celler er b iolog isk ak-tive, og deres strukturer er ofte en afspejling eller en reaktion på deres fysiske omgivelser. Hvert sekund døgnet rundt påvirkes celler af fysiske ændringer i strukturerne omkring dem . Dette er måske den stør-ste forskel mellem traditionel mekanisk tænkning og biologiske materialers egenskaber. Som eksempel på cellens utrolige dynam ik kan nævnes, at m ikrotubuli fi lamenterne (en del af cytoskelettet) gennemgår en konstant nedbrydn ing og opbygn ing så hypp igt , at deres levetid er begrænset til få m inutter (5). En

”All levels of organization are equa lly important and we have to know

something about a ll of them if we want to approach life” (Szent-Györgyi 1974)

Figur 1: Skematisk forløb af bindevæv med fi brobla-ster og kollagene fi bre. Ved en uniaksiel belastning vil såvel fi broblastens cytoskelet som de kollagene fi bre ensrettes. Fibroblasterne opnår kontakt med hinanden og en mere langstrakt form samtidig med, at der sker en polarisering.

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 9 . m a j 2 0 0 710

ekstrapolation af disse data til den praktiske verden vil betyde, at dele af cellernes fysiske skelet lader sig nedbryde og opbygge fl ere gange under en alm in-delig fysioterapeutisk behandling eller træningspas. Langt hen ad vejen er fi broblasten ansvarlig for denne tilpasning af vævet.

STYRER DE KOLLAGENE FIBREFibroblasterne stammer fra udifferentierede stamcel-ler i fosterstadiet, også kaldet mesenkymale celler. De beskrives ofte som isolerede, affl adede eller tenformede celler med slanke udløbere. Ved differentiering kan de mesenkymale celler transformeres til osteblast, chron-drocytter, fedtcelle og endelig til glat muskelcelle. I senevæv benævnes fi brob lasterne ofte tendocytter eller fi broblaster (3;6).

Fibrob lasten er interessant, ford i den er nøg le-komponent i alle former for bindevæv. Den udsættes for mekaniske kræ fter under dag ligdags aktiviteter, idræt samt ved patologiske tilstande og terapeutisk behandling.

Ligamenter og sener er organiseret fi brøst binde-væv. De består ofte af parallelle kollagene fi bre med langtrukne fi broblastere, alignet langs fi brene i længde-retningen (7), men ved skader i vævet viser det sig, at cellerne m ister deres specifi kke orientering. Resultatet

er, at den kollagene matrix også m ister orienteringen, og dette medfører nedsatte mekaniske egenskaber i det beskadigede væv (fi gur 1) (8).

Alignment af celler i cellekulturer, der udsættes for stress, er verifi ceret et utal af gange (7), men forskerne debatterer, hvor meget af cellers alignment, der er en passiv proces, og hvor meget som er en aktiv cellulær respons på kræfterne (9;10).

Fibroblastens tilpasningsevne til mekaniske kræfter ses suverænt i knæets menisk. Histologiske fund viser, at en menisk indeholder en unik kombination af både fi broblaster og chrondocytter. I meniskens centrale del fi ndes runde chrondocyt-lignende celler med en relativ stor cellekerne (som chrondocytter), og de producerer primært kollagen type 1. De benævnes fi brochron-docytter (11;12) og er et mellemstad ie mellem en chrondocyt og en fi broblast. Denne celletype fi ndes, fordi de fysiske kræfter i denne del af menisken består af et ligeligt forhold mellem kræfter, som komprimerer (stimulerer chondrocytten), og kræfter, som trækker i vævet (stimulerer fi brob lasten). Således udsættes senevævets og ligamenternes fi broblaster oftest for stræk (13;14) til forskel fra fi broblaster i bruskvævet (chrondocytterne), som i højere grad stimuleres gen-nem kompression (3) (fi gur 2).

grundforskning

Figur 2. Forholdet mellem komprimerende kræ fter og kræ fter, der trækker i vævet, er afgørende for differentieringen mellem cel-letyper (fi broblast, fi brochrondocyt, eller en chrondocyt). Så ledes kan en fi broblast skifte karakter og tilpasse sig det fysiske miljø, som omgiver den. Forskelle i cellerne er så ledes udelukkende et resultat af det omgivende miljø som f.eks. i trykket på menisken.

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 9 . m a j 2 0 0 7 11

EN BLÆKSPRUTTE SOM ALDRIG SOVERDet er hovedsagelig fi brob laster, som syntetiserer (producerer) den ekstracellu lære matrix i form af kollagen, elastin og forstadiet til protoglykaner (store sukkerproteinmolekyler) (15). Desuden organiserer og opretholder fi broblasten bindevævet under opvækst og ved skader, træning og fi brøse lidelser.

In-vivo ligger fi broblasten indlejret i den ekstracel-lulære matrix (EC M) og udsættes således for træk, kompression og forskydn ing under fysisk aktivitet, hvilket i forskellig grad påvirker fi broblastens cellulære respons. Herved ”frisættes” signalmolekyler og trans-skriptionsfaktorer (faktorer, der påvirker afl æsning af DNA), som igen påvirker dannelsen af de enkelte ECM-bestanddele. Transduktionen af et lokal mekanisk stimuli til et kem isk signal foregår im idlertid ad adskillige veje (16;17). Denne kobling mellem mekaniske kræfter og cellulære respons benævnes mekanotransduktion (se side 8). Meget tyder på, at størstedelen af denne trans-duktion foregår i cellens periferi om end kræfterne og de biokem iske signaler forplanter sig i hele cellen (18). I cellemembranen fi ndes blandt andet ionkanaler som først tillader transport af diverse ioner, når membranen udsættes for et fysisk stræk, deraf navnet strækfølsomme ionkanaler (18-20). D isse kanaler formodes at have speciel betydning for fi broblastens evne til at føle de mekaniske egenskaber af ECM (21).

Fibroblaster har også evnen til at føle geometrien i cellemembranen ved at registrere kurvaturen (konkav og konveks) af membranen. Ved en bøjning i den kon-kave retning frigives et enzym (Rac), mens en bøjning i modsatte retning konveks åbner for en ionkanal, så en iontransport over membranen kan foregå (18). En række intracellulære proteiner har vist sig at kunne ændre på deres kobling og deres enzymaktivitet eller fritlægge bindingssteder afhængig af deres struktur (hvorvidt de er rullet sammen som et garnnøgle eller strakt ud) (18;20) (fi gur 3). Desuden kan cytoskeletets m ikrotubu li komprimeres eller strækkes, og dette ændrer det kem iske potentiale. Endnu et eksempel på, hvor om fattende transduktionsvejene er i den levende celle.

Adhæsionen (sammenkædning) mellem fi broblaster og matrixen omfatter adhæsionsmolekyler i cellemem-branen, kaldet integriner. De har vist sig at være de første elementer i kaskaderne af signaler, som opfanger eksterne kræfter, og de har en nøglefunktion gennem at registrere cellefacon, spænding i cytoskeletet og andre typer af cellerespons på mekaniske stimuli og vice versa (9;16;22).

Fokale adhæsioner er komplekse samlinger af mole-

kyler og omfatter blandt andet integriner. Fibronektin er bindeledet mellem de kollagene fi bre og integrinerne. D isse lange proteinkæder har vist sig at kunne ændre deres kobling, samt ændre på enzymudskillelsen af-hængig af, om proteinet er rullet sammen eller rullet ud (18;20).

Mekanotransduktion foregår også intracellulært, prim ært gennem det cytoske let , som vi t id ligere har beskrevet (23), idet membranen, der omslutter kernen, indeholder ionkanaler på lige fod med celle membranen.

Træk, kompression og forskydning er de tre basal for-mer for mekanisk belastning som fi broblasten udsættes for under træning og fysioterapeutisk behandling. Det er essentielt at forstå, at så forskellige behandlingstyper som mobilisering, massage og forskellige former for el-terapi (ultralyd og shock wave) fungerer gennem sådanne mekaniske påvirkninger af fi broblasten.

KOMMUNIKERER MED NABOCELLERNEFibroblasten er mekanisk bundet til den ekstracellulære matrix, og har derved mulighed for at ”føle” vævspå-virkninger og spiller derfor en kritisk rolle i mediering af et cellulært respons på en lang række stimuli.

Når fi broblasten skal beskrives, bør dens nærm iljø, hvori den indgår, derfor også medtages. Fibroblastens evne til at opfatte de lokale mekaniske kræfter hænger sammen med dens evne til at påvirke det lokale m iljø. Med det store antal celler, der arbejder sammen, kan disse lokale forandringer i cellen føre til store foran-dringer i vævet.

Mekaniske signaler fra matrixen giver feedback til fi brob lasten i en velkontrolleret proces. Hele vævs-mekanikken afhænger således ikke kun af den enkelte celles egenskaber og molekylerne i matrixen , men også af den komplekse organisering og interaktion som foregår mellem grupper af celler og omkringlig-gende matrix (24).

Fibroblastens fysiske forbindelse med matrixen bør ikke undervurderes, men fi brob lasten har desuden kontakt med nabocellerne. Der er god evidens for, at fi broblaster ikke er isolerede celler, men nærmere er bundet sammen i et netværk gennem hele kroppen (25). Adskillige studier har vist, at celler i vægtbærende bindevæv er arrangeret i rækker med dendritagtige udløbere (som nerver), som strækker sig fra celler i en række til celle i en anden (26).

Der fi ndes fl ere typer celle-celle forbindelser, hvoraf gap junctions er den hyppigste i bindevæv. Gap junc-tions er ionkanaler, som muliggør overførsel af kalcium mellem celler, hvilket medfører, at et mekanisk signal

grundforskning

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 9 . m a j 2 0 0 712

F y s i o t e r a p e u t e n . n r . 9 . m a j 2 0 0 7 13

spredes til nabocellerne. D isse intracellulære kalcium-bølger forp lanter sig gennem d isse kanaler og kan registreres over 10-20 celler fra stimulus stedet (27).

Studier i cellekulturer har vist, at mekanisk stimulering af fi broblaster fra ligamenter øger denne intercellulære kommunikation (28).

FIBROBLASTEN – NU I 3DTidligere foregik forskningen i fi broblasten i 2-dimen-sionelle (2D) substrater, hvor fi broblasten var fi kseret til underlaget, og det har givet en række begrænsninger og ført til forkerte konklusioner. Nye teknikker gør det nu muligt at studere fi broblastens egenskaber i mere in-vivo-lignende 3D-m iljøer, hvor fi broblasten er omgivet af den ekstracellulær matrix som kollagen og fi brin, og hvor fi broblasten kan udsættes for stræk (tension), kompression eller forskydning (shear stress) i fl ere retninger samtidig. I sådanne studier, udviser fi broblasten en mere kompleks respons og markant anderledes geometri end på 2D overfl ader (24;29;30) Fibroblaster i ligamenter har ikke som tidligere antaget en ens og tenformet morfologi og ligger ikke på lange rækker i et lineært mønster, men udviser i stedet et komp leks 3-d imensionel mønster, hvor cellerne er fl ettet og snoet ind i hinanden. Dette arrangement er langt mere omfattende og kompleks end tidligere beskrevet (29).

I 3D systemerne er det desuden muligt at studere såvel cellevandring som 3D remodulering af matrixen. Dette giver et mere realistisk billede af fi broblastens dynam iske funktion i den humane krop.

HOMEOSTASE I VÆVETMekanisk belastning spiller en afgørende rolle i beva-relsen af vævets homeostase (ligevægt). Bindevævet i kroppen fortjener speciel opmærksomhed, fordi det konstant udsættes for mekanisk belastning og som et resultat responderer med ændringer af dets struktur og funktion. D isse forandringer tilvejebringes overvejende af bindevævets fi broblaster. D isse celler konverterer mekanisk belastning via mekanotransduktion til en lang række biologiske processer, herunder ekspression af talrige gener inklusiv de gener, der ansvarlig for tilpasningen af ECM .

Mekanotransduktion sker fordi belastning forplanter sig i kroppen til knogler, muskler, sener, fascier via den ekstra cellulære matrix, integriner og celle-celle forbin-delser til cytoskelettet og endelig cellekernen.

På jorden udsættes vævet konstant for tyngde-kraften. De fl este individuelle celler i kroppen inklusiv fi broblasten er for små til at registrere tyngdekraften,

medm indre cellen indeholder tunge organeller, som i det indre øre. Cellen føler således tyngdekraft gen-nem kob lingen til den omkring liggende ekstracel-lulære matrix og om end tyngdekraften som sådan er meget lille, forstærkes den under bevægelse, og det kan i knogler, ledbånd og sener resultere i store sam-lede komprimerende eller forlængende kræfter (2-10 gange kropsvægten i akillessenen under løb eller hop). Denne mekaniske belastning er en forudsætning for at opretholde homeostase i vævet. Fibroblasten føler altså de påvirkninger (deformationer), som den ekstracel-lulære matrix udsættes for under mekanisk stress og oversætter disse informationer til et adaptivt respons for eksempel øget kollagenproduktion og ensretning af fi brillerne. Cellulær mekanotransduktion kan ikke forstås isoleret eller defi neres fuldstændig ud fra meka-nofølsomme molekyler. Cellens sansning af mekaniske kræfter afhænger af den ar-kitektoniske kontekst, som cellen lever i. Det cellulære respons vil blive styret af, hvordan mekaniske kræfter er distribueret i organet og i det væv, der omgiver det, samt af den eksisterende sp æ nd ing som f indes i ECM , cellen, cytoskelettet og membranen. Vores evne til at føle mekaniske kræfter på celleniveau er derfor en direkte manifestation af, hvordan vores kroppe er konstruerede.

UDFORDRINGEN I FREMTIDENI denne artikel har fokus været på mekanotransduktion i forbindelse med raskt væv. En lang række lidelser ikke m indst i bevægeapparatet som for eksempel osteoporose, reumatoid artrit, artrose og Dupytrens kontraktur skyldes im id lertid en unormal celle- og vævsstruktur (32) og kræver en revurdering af den humane patofysiologi (32) .

Udfordringen i fremtidens forskning bliver at forstå, hvordan fi broblasten målretter sit adaptive ”respons” ud fra de mange mekanotransduktionssignaler. Meka-notransduktion foregår ikke isoleret, men nærmere ud fra et integreret netværk af forskellige signalveje som både inkluderer molekylære mekanismer, mediatorer, cytokiner og vækstfaktorer, og dermed skabes en endnu større forståelse for, hvordan forskellige fysioterapeutiske behandlinger påvirker cellerne og vævet.En omfattende litteraturliste til artiklen kan downloades fra fysio.dk ->artikelbilag

grundforskning

”The cells and growth factors neces-sary to promote tissue regeneration are a lready present in the tissue; only the

correct physica l signa ls are missing, and these can be provided as a form of

“mechanotherapy”” (Ingber 2006)(31)

Referenceliste til ”Fibroblasten hersker lokalt, men tænker globalt” Fysioterapeuten nr. 9, 2007

Forfattere Torben Lund og Henning Langberg Kontakt: lund@fysiolab.dk langberg@fysiolab.dk (1) Foltmann B. Det ufattelige liv, tanker om biologi og erkendelse. 1 ed. Gyldendal; 2000.

(2) Storch KN, Taatjes DJ, Bouffard NA, Locknar S, Bishop NM, Langevin HM. Alpha smooth muscle actin distribution in cytoplasm and nuclear invaginations of connective tissue fibroblasts. Histochem Cell Biol 2007 Feb 20.

(3) Benjamin M, Ralphs JR. The cell and developmental biology of tendons and ligaments. Int Rev Cytol 2000;196:85-130.

(4) Rinn JL, Bondre C, Gladstone HB, Brown PO, Chang HY. Anatomic demarcation by positional variation in fibroblast gene expression programs. PLoS Genet 2006 Jul;2(7):e119.

(5) Mitchison T, Kirschner M. Dynamic instability of microtubule growth. Nature 1984 Nov 15;312(5991):237-42.

(6) Wang JH. Mechanobiology of tendon. J Biomech 2006;39(9):1563-82.

(7) Wang JH, Jia F, Gilbert TW, Woo SL. Cell orientation determines the alignment of cell-produced collagenous matrix. J Biomech 2003 Jan;36(1):97-102.

(8) Weiss JA, Woo SL, Ohland KJ, Horibe S, Newton PO. Evaluation of a new injury model to study medial collateral ligament healing: primary repair versus nonoperative treatment. J Orthop Res 1991 Jul;9(4):516-28.

(9) Pedersen JA, Swartz MA. Mechanobiology in the third dimension. Ann Biomed Eng 2005 Nov;33(11):1469-90.

(10) Wang JH, Yang G, Li Z, Shen W. Fibroblast responses to cyclic mechanical stretching depend on cell orientation to the stretching direction. J Biomech 2004 Apr;37(4):573-6.

(11) Aufderheide AC, Athanasiou KA. Mechanical stimulation toward tissue engineering of the knee meniscus. Ann Biomed Eng 2004 Aug;32(8):1161-74.

(12) Lin Z, Willers C, Xu J, Zheng MH. The chondrocyte: biology and clinical application. Tissue Eng 2006 Jul;12(7):1971-84.

(13) Langevin HM, Bouffard NA, Badger GJ, Iatridis JC, Howe AK. Dynamic fibroblast cytoskeletal response to subcutaneous tissue stretch ex vivo and in vivo. Am J Physiol Cell Physiol 2005 Mar;288(3):C747-C756.

(14) Wang JH, Thampatty BP, Lin JS, Im HJ. Mechanoregulation of gene expression in fibroblasts. Gene 2007 Jan 31.

(15) Culav EM, Clark CH, Merrilees MJ. Connective tissues: matrix composition and its relevance to physical therapy. Phys Ther 1999 Mar;79(3):308-19.

(16) Chen CS, Mrksich M, Huang S, Whitesides GM, Ingber DE. Geometric control of cell life and death. Science 1997 May 30;276(5317):1425-8.

(17) Huang H, Kamm RD, Lee RT. Cell mechanics and mechanotransduction: pathways, probes, and physiology. Am J Physiol Cell Physiol 2004 Jul;287(1):C1-11.

(18) Vogel V, Sheetz M. Local force and geometry sensing regulate cell functions. Nat Rev Mol Cell Biol 2006 Apr;7(4):265-75.

(19) Orr AW, Helmke BP, Blackman BR, Schwartz MA. Mechanisms of mechanotransduction. Dev Cell 2006 Jan;10(1):11-20.

(20) Ingber DE. Cellular mechanotransduction: putting all the pieces together again. FASEB J 2006 May;20(7):811-27.

(21) Sarasa-Renedo A, Chiquet M. Mechanical signals regulating extracellular matrix gene expression in fibroblasts. Scand J Med Sci Sports 2005 Aug;15(4):223-30.

(22) Chiquet M, Renedo AS, Huber F, Fluck M. How do fibroblasts translate mechanical signals into changes in extracellular matrix production? Matrix Biol 2003 Mar;22(1):73-80.

(23) Lund T, Langberg H. Mekanisk påvirkning af cellen. Fysioterapeuten 2006;22:4-8.

(24) Grinnell F. Fibroblast biology in three-dimensional collagen matrices. Trends Cell Biol 2003 May;13(5):264-9.

(25) Langevin HM, Cornbrooks CJ, Taatjes DJ. Fibroblasts form a body-wide cellular network. Histochem Cell Biol 2004 Jul;122(1):7-15.

(26) Grinnell F, Ho CH, Tamariz E, Lee DJ, Skuta G. Dendritic fibroblasts in three-dimensional collagen matrices. Mol Biol Cell 2003 Feb;14(2):384-95.

(27) Ko KS, McCulloch CA. Intercellular mechanotransduction: cellular circuits that coordinate tissue responses to mechanical loading. Biochem Biophys Res Commun 2001 Aug 3;285(5):1077-83.

(28) Jones BF, Wall ME, Carroll RL, Washburn S, Banes AJ. Ligament cells stretch-adapted on a microgrooved substrate increase intercellular communication in response to a mechanical stimulus. J Biomech 2005 Aug;38(8):1653-64.

(29) Chi SS, Rattner JB, Sciore P, Boorman R, Lo IK. Gap junctions of the medial collateral ligament: structure, distribution, associations and function. J Anat 2005 Aug;207(2):145-54.

(30) Jiang H, Grinnell F. Cell-matrix entanglement and mechanical anchorage of fibroblasts in three-dimensional collagen matrices. Mol Biol Cell 2005 Nov;16(11):5070-6.

(31) Ingber DE, Mow VC, Butler D, Niklason L, Huard J, Mao J, et al. Tissue engineering and developmental biology: going biomimetic. Tissue Eng 2006 Dec;12(12):3265-83.

(32) Ingber DE. Mechanobiology and diseases of mechanotransduction. Ann Med 2003;35(8):564-77.