Streszczenie 

Masaż jako czynnik mechaniczny działający na organizm człowieka od dawna wykorzystuje się zarówno w profi - laktyce, leczeniu, jak i przywracaniu funkcji w sytuacjach, kiedy zostały one zaburzone. Jego wpływu na organizm dotychczas jednoznacznie nie potwierdzono i dlatego konieczne jest prowadzenie dalszych badań. Jednym z mechanizmów działania masażu może być mechanotransdukcja – proces, w którym czynnik mechaniczny przekształcany jest wewnątrzkomórkowo w różne typy sygnałów elektrycznych i chemicznych. Działanie masażu polega przede wszystkim na odkształcaniu tkanki łącznej, stanowiącej składową różnych struktur anatomicznych. Podczas sprężystego odkształcania tych struktur dochodzi do naprężenia w granicach ich elastyczności i tym samym przenoszenia sił pociągania za pośrednictwem integryn na włókna tworzące cytoszkielet komórki, co wywołuje złożone reakcje komórkowe. Mogą one mieć charakter szybkich zmian, które zachodzą w tkankach na poziomie regulacji hormonalnej, lub charakter długotrwały, polegający na ekspresji czynników wzrostu inicjujących adaptację strukturalną tkanek do zmienionych warunków zewnętrznych. 

Słowa kluczowe: masaż, mechanotransdukcja, komórka

Masaż jako czynnik mechaniczny działający na organizm człowieka jest od dawna wykorzystywany zarówno w profi laktyce, leczeniu, jak i przywracaniu jego funkcji w sytuacjach, kiedy zostały one zaburzone. Wpływ masażu sprowadza się do powszechnie przyjętych efektów, które można podzielić na kilka kategorii. Pierwszą z nich są efekty biomechaniczne takie jak zmniejszenie sztywności mięśni i zwiększenie zakresu ruchu w stawach [1, 2]. Drugą kategorię stanowią efekty fi zjologiczne: zwiększenie przepływu krwi w skórze i mięśniach, normalizacja funkcji układu wegetatywnego i zwiększenie wydzielania niektórych hormonów, np. endorfi n lub kortyzolu, jak również obniżenie ciśnienia tętniczego krwi [3-8]. Kolejna kategoria to efekty neurologiczne takie jak normalizacja pobudliwości ośrodków regulujących napięcie spoczynkowe mięśni czy obniżenie poziomu bólu [9, 10]. Do ostatniej kategorii należą efekty psychologiczne takie jak relaksacja i działanie obniżające lęk [11-13]. Niestety tylko niektóre z wymienionych oddziaływań masażu zostały jednoznacznie potwierdzone [14]. Większość z nich nadal budzi wiele wątpliwości i w związku z tym, aby potwierdzić obiektywne oddziaływanie masażu na organizm, konieczne jest prowadzenie dalszych badań z zachowaniem odpowiednich standardów i spełnienie wymogów stawianych pracom naukowym. Pewną nadzieję na rozwój wiedzy w tym zakresie stanowi fakt, że dzięki zaawansowanym metodom badawczym w ostatnim czasie pojawiły się możliwości przeprowadzenia prac, które w znacznym stopniu pozwolą naukowcom zajmującym się oddziaływaniem czynnika mechanicznego na organizm zbliżyć się do poznania mechanizmów (również na poziomie komórkowym) działania masażu.

W 2014 r. ukazała się praca, w której bezsprzecznie wykazano, że masaż ścięgna mięśnia zginacza długiego palców u szczura, wykonywany jednocześnie z treningiem biegowym, powoduje nasilenie ekspresji naczyniowo- -śródbłonkowego czynnika wzrostu – VEGF-A (vascular endothelial growth factor). Czynnik ten był statystycznie istotnie wyższy niż w grupie kontrolnej, niepoddanej masażowi. Analogiczne zmiany zaobserwowano w ekspresji czynnika wzrostu fi broblastów – FGF-2 (fi broblast growth factor) oraz nowo tworzących się naczyń krwionośnych CD34 [15]. Zmiany te mogą świadczyć o inicjacji procesu angiogenezy (tworzenia się nowych naczyń krwionośnych) w masowanym ścięgnie. Nasuwa się zatem wniosek, że systematycznie wykonywany masaż ścięgna może prowadzić do wzmożonej przebudowy strukturalnej tkanki ścięgnistej – dzięki poprawie trofi ki w masowanej tkance. Może to być wynikiem wzmożonej angiogenezy i zwiększonej aktywności metabolicznej fi broblastów, które są głównym typem komórek odpowiedzialnych za procesy adaptacyjne w tkance ścięgnistej.

Punktem wyjścia do rozważań na temat możliwości oddziaływania czynnikiem mechanicznym na tkanki i narządy jest założenie, że nie powinien on doprowadzać do uszkodzeń ich struktury, a jedynie ograniczać się do sprężystego odkształcania. Pojawia się jednak pytanie, czy odkształcanie o tak niewielkiej intensywności może wywołać jakiekolwiek zauważalne zmiany w funkcji lub strukturze żywego organizmu. Szukając odpowiedzi na nie, należy przyjąć, że podstawowa struktura w organizmie przeznaczona do przeciwdziałania siłom mechanicznym to włókna kolagenowe, które są zbudowane z najbardziej rozpowszechnionego białka w żywym organizmie (kolagenu) i stanowią materiał budulcowy dla różnych struktur łącznotkankowych, takich jak np. powięź, ścięgno, torebka stawowa itp. Kolagen składa się z 19 aminokwasów występujących w różnej proporcji, co powoduje zróżnicowanie w jego strukturze. Dzięki temu występują włókna kolagenowe o różnej średnicy i długości, a co za tym idzie – różnych właściwościach mechanicznych. Ma to kluczowe znaczenie dla ochrony struktury poszczególnych narządów, np. mięśnia przez namięsną, omięsną lub śródmięsną, naczyń przez zewnętrzną warstwę (przydankę), w skład której wchodzi tkanka łączna, czy też różnych narządów i tkanek pokrytych torebką łącznotkankową o utkaniu utworzonym przez włókna kolagenowe typu I, III, V i IV. Tym samym można przyjąć, że czynnik mechaniczny w formie masażu, działając przez odkształcanie włókien kolagenowych, powoduje zmiany w komórkach otoczonych przez te włókna.

Przykładem pracy świadczącej o działaniu masażu na tkankę łączną jest publikacja, w której wykazano, że w wyniku mechanicznego oddziaływania na ścięgno w formie masażu z kompresją w poprzek osi długiej ścięgna następuje wzrost liczby i zmniejszenie przekroju włókien kolagenowych w ścięgnach [16]. Wyniki przeprowadzonych w ostatnim czasie badań wskazały także na to, że masaż wykonywany w poprzek włókien kolagenowych w ścięgnach może poprawiać ukrwienie tkanek oraz stymulować przebudowę mikrokrążenia i dzięki temu przyspieszać regenerację więzadeł stawu kolanowego po urazie [17]. To jeszcze raz potwierdza hipotezę, że czynnik mechaniczny w formie masażu, powodując zmiany w napięciu włókien kolagenowych, może wywoływać również zmiany w czynności komórek otoczonych przez te włókna.

Po analizie przytoczonych prac nasuwa się pytanie, w jaki sposób dochodzi do zaobserwowanych zmian, jeśli założyć, że odkształcanie tkanek w trakcie masażu będzie miało charakter odkształcenia sprężystego, podczas którego tkanki będą przemieszczane do granicy ich elastyczności, bez jej przekraczania, żeby nie doprowadzić do uszkodzenia. Odpowiedzią na to pytanie może być zjawisko mechanotransdukcji (mechanotransduction), czyli przetwarzania czynnika mechanicznego w sygnały elektryczne i chemiczne zachodzące na poziomie komórkowym i wywołujące szereg różnorodnych reakcji komórkowych [18-22]. Mechanotransdukcja rozumiana jest zatem jako proces, w wyniku którego czynnik mechaniczny przekształcany jest wewnątrzkomórkowo w różne typy sygnałów elektrycznych i chemicznych, wywołujących zmiany na poziomie biochemicznym oraz molekularnym w komórkach poddanych działaniu bodźca mechanicznego [23-26]. Należy także podkreślić, że ważną rolę w przekazywaniu sygnału mechanicznego w komórce odgrywa cytoszkielet i jego połączenie z macierzą międzykomórkową za pośrednictwem receptorów integrynowych zlokalizowanych w błonie komórkowej [27-29]. Na rycinie 2 przedstawiono schemat przenoszenia siły mechanicznej z przestrzeni zewnątrzkomórkowej przez integryny i cytoszkielet komórki do jądra komórkowego. Wynika z niego, że oddziaływanie czynnika mechanicznego w komórce następuje właśnie za pośrednictwem jej cyto szkieletu [22], którego napięcie warunkuje jednocześnie kształt komórki oraz jej jądra i stanowi jeden z podstawowych warunków jej prawidłowego funkcjonowania [21].

Jak już wspomniano, działanie masażu polega przede wszystkim na odkształcaniu tkanki łącznej, która jest składową różnych struktur anatomicznych, takich jak np. powięzie, ścięgna, więzadła, mięśnie, czy też rusztowanie dla narządów wewnętrznych. Podczas sprężystego odkształcania tych struktur dochodzi do naprężenia w granicach ich elastyczności i tym samym przenoszenia sił pociągania za pośrednictwem integryn na włókna tworzące cytoszkielet komórki. Dzięki takiemu działaniu czynnik mechaniczny „wnika” do wnętrza komórki oraz wywołuje różnorodne reakcje złożone na poziomie molekularnym w komórce. Reakcje te mogą mieć charakter szybkich zmian obserwowanych w tkankach na poziomie regulacji hormonalnej (np. podwyższenie poziomu endorfin) lub charakter długotrwały, polegający na ekspresji czynników wzrostu inicjujących adaptację strukturalną tkanek do zmienionych warunków zewnętrznych (np. ekspresji VEGF, FGF). Jeśli pierwsze z nich zachodzą niemalże natychmiast po zadziałaniu czynnika mechanicznego (masażu), to drugie wymagają dłuższego wielokrotnie powtarzanego działania bodźca, tak aby mogły nastąpić procesy adaptacyjne. Prawdopodobnie ma to miejsce zwłaszcza wtedy, gdy czynnik mechaniczny działający na określoną strukturę tkankową to czynnik niespecyficzny, tzn. niewystępujący na co dzień. Takim czynnikiem jest właśnie masaż, w trakcie którego najczęściej dochodzi do odkształcania tkanek w kierunku poprzecznym do ich przebiegu, np. przemieszczania włókien mięśniowych w czasie ugniatania lub rozcierania. Podczas fizjologicznej pracy mięśni natomiast pojawia się skurcz i rozkurcz wzdłuż ich włókien. Dlatego masaż może mieć bardzo szerokie zastosowanie – począwszy od profilaktyki przez wspomaganie, a na terapii skończywszy [30]. Przykładem może być wzrost ekspresji VEGF pod wpływem wielokrotnie powtarzanego masażu (niespecyficznie działającego czynnika mechanicznego) w obrębie mięśni i ścięgien jako głównego czynnika stymulującego tworzenie się nowych naczyń krwionośnych [15]. Jest to istotne zarówno dla poprawy sprawności mięśni szkieletowych np. u sportowców, jak i w procesach regeneracji oraz reparacji po przebytych urazach. Inny przykład to wzrost ekspresji FGF w tkance ścięgnistej pod wpływem wielokrotnie wykonywanego masażu (w formie rozcierania), który wywołuje zmiany strukturalne włókien kolagenowych [15, 16]. Może to mieć znaczenie szczególnie w przypadku występowania blizn, kiedy dochodzi do znacznego zaburzenia w ilości oraz utkaniu włókien kolagenowych – masaż może sprzyjać odtworzeniu prawidłowej struktury uszkodzonej tkanki.

Takie spojrzenie na masaż musi skutkować zmianą podejścia terapeutów do sposobu jego wykonywania – z siłowego na precyzyjne dozowanie czynnika mechanicznego na określone struktury organizmu w celu wywołania przewidywalnych i obiektywnie potwierdzonych korzystnych zmian. Wymaga to rzetelnego przygotowania od masażysty. Powinien on nie tylko odpowiednio stosować techniki sprężystego odkształcania masowanych tkanek, ale również, a może przede wszystkim posiadać teoretyczną wiedzę z zakresu anatomii, histologii oraz biologii komórki. Jak wynika z przedstawionych informacji, natura oddziaływania masażu (jako zjawiska mechanotransdukcji) na włókna mięśniowe oraz elementy tkanki łącznej (głównie włókna kolagenowe) jest złożona i aby ją lepiej zrozumieć, konieczne jest prowadzenie dalszych precyzyjnych badań doświadczalnych z wykorzystaniem narzędzi biologii molekularnej.

Piśmiennictwo

[1] Wiktorsson-Möller M., Oberg B., Ekstrand J., Gillquist J., Effects of warming up, massage, and stretching on range of motion and muscle strength in the lower extremity. Am. J. Sports Med., 1983, 11 (4), 249-252. 

[2] McNair P., Stanley S.N., Effect of passive stretching and jogging on the series elastic muscle stiffness and range of motion of the ankle joint. Br. J. Sports Med., 1996, 30 (4), 313-318. 

[3] Black C.D., Vickerson B., McCully K.K., Noninvasive assessment of vascular function in the posteriori tibial artery of healthy humans. Dyn. Med., 2003, 2 (1), 1. 

[4] Longworth J.C., Psychophysiological effects of slow stroke back massage in normotensive females. ANS Adv. Nurs. Sci., 1982, 4 (4), 44-61. 

[5] Drust B., Atkinson G., Gregson W., French D., Binningsley D., The effects of massage on intra muscular temperature in the vastus lateralis in humans. Int. J. Sports Med., 2003, 24 (6), 395-399. 

[6] Tiidus P.M., Shoemaker J.K., Effl eurage massage, muscle blood fl ow and long-term post-exercise strength recovery. Int. J. Sports Med., 1995, 16 (7), 478-483. 

[7] Kaada B., Torsteinbø O., Increase of plasma beta-endorphins in connective tissue massage. Gen. Pharmacol., 1989, 20 (4), 487-489. 

[8] Delaney J.P., Leong K.S., Watkins A., Brodie D., The short-term effects of myofascial trigger point massage therapy on cardiac autonomic tone in healthy subjects. J. Adv. Nurs., 2002, 37 (4), 364-371. 

[9] Morelli M., Seaborne D.E., Sullivan S.J., H-refl ex modulation during manual muscle massage of human triceps surae. Arch. Phys. Med. Rehabil., 1991, 72 (11), 915-919. 

[10] Puustjärvi K., Airaksinen O., Pöntinen P.J., The effects of massage in patients with chronic tension headache. Acupunct. Electrother. Res., 1990, 15 (2), 159-162. 

[11] Leivadi S., Hernandez-Reif M., Field T., O’Rourke M., D’Arienzo S., Lewis D., et al., Massage therapy and relaxation effects on university dance students. J. Dance Med. Sci., 1999, 3 (3), 108-112. 

[12] Hemmings B., Sports massage and psychological regeneration. Br. J. Ther. Rehabil., 2000, 7 (4), 184-188. [13] Hemmings B., Psychological and immunological effects of massage after sport. Br. J. Ther. Rehabil., 2000, 7 (12), 516-519. 

[14] Weerapong P., Hume P.A., Kolt G.S., The mechanisms of massage and effects on performance, muscle recovery and injury prevention. Sports Med., 2005, 35 (3), 235-256. 

[15] Andrzejewski W., Kassolik K., Dziegiel P., Pula B., Ratajczak-Wielgomas K., Jablonska K. et al., Effects of synergistic massage and physical exercise on the expression of angiogenic markers in rat tendons. Biomed. Res. Int., 2014, 1-9, doi: 10.1155/2014/878095. Epub 2014 May 12. 

[16] Kassolik K., Andrzejewski W., Dziegiel P., Jelen M., Fulawka L., Brzozowski M., i wsp., Massage-induced morphological changes of dense connective tissue in rat’s tendon. Folia Histochem. Cytobiol., 2013, 51 (1), 103-106. 

[17] Loghmani M.T., Warden S.J., Instrument-assisted cross fi ber massage increases tissue perfusion and alters microvascular morphology in the vicinity of healing knee ligaments. BMC Complemen. Altern. Med., 2013, 13, 240. Piśmiennictwo References 

[18] Chiquet M., Gelman L., Lutz R., Maier S., From mechanotransduction to extracellular matrix gene expression in fi broblasts. Biochim. Biophys. Acta, 2009, 1793 (5), 911-920. 

[19] MacKenna D., Summerour S.R., Villarreal F.J., Role of mechanical factors in modulating cardiac fi broblast function and extracellular matrix synthesis. Cardiovasc. Res., 2000, 46 (2), 257-263. 

[20] Huang H., Kamm R.D., Lee R.T., Cell mechanics and mechanotransduction: pathways, probes, and physiology. Am. J. Physiol. Cell Physiol., 2004, 287 (1), C1-11. 

[21] Banes A.J., Tsuzaki M., Yamamoto J., Fischer T., Brigman B., Brown T., Miller L., Mechanoreception at the cellular level: the detection, interpretation, and diversity of responses to mechanical signals. Biochem. Cell Biol., 1995, 73 (7-8), 349-365. 

[22] Shafrir Y., Forgacs G., Mechanotransduction through the cytoskeleton. Am. J. Physiol. Cell Physiol., 2002, 282 (3), C479-486. 

[23] Wall M.E., Banes A.J., Early responses to mechanical load in tendon: role for calcium signaling, gap junctions and intercellular communication. J. Musculoskelet. Neuronal. Interact., 2005, 5 (1), 70-84. 

[24] Bershadsky A., Kozlov M., Geiger B., Adhesion-mediated mechanosensitivity: a time to experiment, and a time to theorize. Curr. Opin. Cell Biol., 2006, 18 (5), 472-481. 

[25] Ricci A.J., Kachar B., Gale J., Van Netten S.M., Mechano-electrical transduction: new insights into old ideas. J. Membr. Biol., 2006, 209 (2-3), 71-88. 

[26] Choquet D., Felsenfeld D.P., Sheetz M.P., Extracellular matrix rigidity causes strengthening of integrin-cytoskeleton linkages. Cell, 1997, 88 (1), 39-48. 

[27] Juliano R.L., Haskill S., Signal transduction from the extracellular matrix. J. Cell Biol., 1993, 120 (3), 577- 585. 

[28] Maniotis A.J., Chen C.S., Ingber D.E., Demonstration of mechanical connections between integrins, cytoskeletal fi laments, and nucleoplasm that stabilize nuclear structure. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1997, 94 (3), 849-854. 

[29] Schmidt C., Pommerenke H., Dürr F., Nebe B., Rychly J., Mechanical stressing of integrin receptors induces enhanced tyrosine phosphorylation of cytoskeletally anchored proteins. J. Biol. Chem., 1998, 273 (9), 5081- -5085. 

[30] Best T.M., Gharaibeh B., Huard J., Stem cells, angiogenesis and muscle healing: a potential role in massage therapies? Br. J. Sports Med., 2013, 47 (9), 556-560.