Neuro #1

Mitä jänteille tapahtuu aikuisneurologisissa sairauksissa?

Olen viime aikana kirjoitellut ja lueskellut paljon jänteistä, joita käsitellään pääasiassa urheilijoiden ja kuntoliikkujien näkökulmasta (lähinnä siis tendinopatiaa tai suorituskyvyn kehittämistä). Jäin kuitenkin pohtimaan, mitä mahdetaan tietää aikuisneurologisten sairauksien osalta jänteistä ja niiden muutoksesta. Jänteitä voi kuitenkin pitää liikkeen kannalta melko tärkeinä elementteinä. Niiden osuus yleisen liikkumisen työmäärästä energiantuotollisesti on 52–65 % seudulla ja jänteet voivat kääntää varastoidusta energiasta jopa 90 % takaisin liikkeeseen. Jäykemmät jänteet mahdollistavat myös optimaalin lihaksen toiminnan sitä kuormittaessa: vahva ja riittävän jäykkä jänne kykenee ottamaan energian vastaan samalla kun lihas lyhenee tai pysyy paikallaan, jolloin voimantuotto saadaan hyvälle tasolle. Liike on tällöin taloudellinen ja tehokas. Tällaisia reaktioita voidaan havaita esimerkiksi kävelyn aikana pohkeissa ja etureiden lihaksissa. On helppo nähdä, miksi jänteen muutokset voivat olla yhteydessä myös moniin muutoksiin liikkumisessa ja liikkumisen sujuvuudessa.

Pääasiallisiksi kohderyhmiksi otin tässä vaiheessa pohdintaan oman asiakaskuntani, eli MS-tautia sairastavat ja aivohalvauskuntoutujat. Molemmilla näistä ryhmistä on tavallista havaita sekä lihasheikkoutta että spastisiteettia, eli tietynlaista raajajäykkyyttä ja venytysherkkyyttä, joiden yhteydessä voidaan tavata melkoisia liikerajoituksia tai virheasentoja. Toissijaisena tutkimuskysymyksenä jäinkin miettimään mikä on spastisiteetin vaikutus jänteiden rakenteisiin ja toimintaan.

Nämä sairaudet eivät toki ole yksin. Jätin esimerkiksi CP-oireyhtymän/vamman pohdinnassani sivummalle, koska se on mukana läpi kasvun ja kehityksen kaaren jo lapsuudesta asti eikä mielestäni aivan sama asia, vaikka spastisiteettia runsaasti voikin esiintyä. Sen sijaan pohdin sitä, kuinka neurologinen sairaus tai traumaattinen tapahtuma aikuisiällä voi muuttaa jänteitämme, kun takana on kuitenkin suhteellisen ”normaali” terveen nuoruuden ja aikuisuuden elämä. Tiedonhaun lopputuleman koin hieman yllättäväksi: aiheesta tiedetään vain vähän.

MITÄ HAIN & MITÄ LÖYSIN?

Pyöräytin nopean google scholar -haun hakusanoilla tendon, properties, stiffness, stroke, neurological, ms, multiple sclerosis, spasticity käyttäen erilaisia operaattoreita ja kikkailuja. Tein vielä jälkikäteen toista hakua selkäydinvammaan ja aivovammaan liittyen (spinal cord injury, SCI, traumatic brain injury, TBI) jotta saataisiin vähän lisäymmärrystä. Sitten keräilin tutkimuksia kasaan ja pyöräytin olennaisimmilta tuntuvien papereiden lähde- ja viittausluettelon läpi. Lukaisin noin 15 tutkimusartikkelia, yksi oli järjestelmällinen kirjallisuuskatsaus monenmoisiin neurologisiin sairauksiin^¹. Lopuista pari käsitteli MS-tautia²^,³, yksi MS-tautia, aivohalvausta ja selkäydinvammoja⁴, 3 selkäydinvammoja⁵^,⁶^,⁷ ja loput aivohalvauskuntoutujia⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁵. Minua kiinnosti sekä enemmän että vähemmän vaikuttunut puoli. Kiinnostuksen kohteinani olivat kaikenlaiset jänteiden ominaisuudet, tärkeimpinä jänteen pituus, poikkipinta-ala, venymä, jäykkyys sekä kimmokerroin (Youngin modulus). Lyhyesti venymä (strain) viittaa siihen, kuinka paljon suhteellisesti jänne venyy lepopituudestaan, kun sitä kuormitetaan. Jäykkyys (stiffness) viittaa siis siihen, kuinka paljon voimaa jänteeseen pitää tuottaa pituuden muutosten aikaansaamiseksi. Kimmokerroin (Young’s modulus) taas kertoo jänteen materiaalisista ominaisuuksista ja viittaa jäykkyyden ja pituuden muutoksiin, kun ne mukautuvat melko lailla lineaarisesti.

Tutkimuskritiikkiä

Tutkimuskriittisiä huomioita sen verran, että suurimmassa osassa tutkimuksia otoskoot olivat hyvin matalia. Mittausmenetelmissä oli myös huomattavaa vaihtelua ja tulokset perustuivat usein kertaluontoiseen mittaukseen (esimerkiksi seurantatutkimuksia ei löytynyt, pari interventiotutkimusta kyllä). Osa tutkimuksista vertasi koehenkilöitä terveeseen kontrolliryhmään, osa saman koehenkilön vähemmän vaikuttuneeseen raajaan. Jälkimmäisen käyttö sisältää vähän enemmän tulkittavaa. On kieltämättä helpompaa rekrytoida toinen jalka mukaan kuin terveitä kontrolleja. Samalla kuitenkin on huomioitava, että kyse on samasta henkilöstä eikä missään nimessä ”terveestä raajasta”, vaikka monesti tähän käsitykseen saatetaankin kompastua. Toisaalta raajaparin vertailu antaa parempaa kuvaa suoranaisen spastisiteetin ja kuormituksen vaikutuksista ja vähentää sellaisia sekoittavia muuttujia, joita muuten on terveiden ja kuntoutujien välillä, kuten fyysinen aktiivisuus, muut elintavat ja kehonkoostumus.

Lihasvoimaa tai kehonpainoa ei huomioitu tutkimuksissa koskaan, joka rajoittaa ymmärrystä juuri näiden jänteiden ominaisuuksien sekoittavista muuttujista: usein suurempi lihasvoima ja kehonpaino on yhteydessä jäykempään jänteeseen, koska jännettä kuormitetaan eri tavalla. Tämä ilmiö löydetään ikävä kyllä myös terveillä ihmisillä sukupuolten välisiä eroja tarkasteltaessa, joka sekoittaa ymmärrystämme kokonaiskuvasta. Se on kuin pohtisi käden koon ja kirjoitustaidon välisiä yhteyksiä alakoululaisilla ottamatta huomioon koululaisen ikää. Luonnollisesti ikä on molempiin yhteydessä ja toimii sekoittavana muuttujana. Ilman sitä johtopäätös saattaa kuitenkin olla, että isommat kädet ovat yhteydessä parempaan kirjoitustaitoon.

Selkäydinvammoista on vielä todettava, että vain yhdessä tutkimuksessa koehenkilöillä oli spastisiteettia.

Mittauksissa yleisimmin toistui jänteen pituus. Jänteen paksuutta, jäykkyyttä, poikkipinta-alaa, kimmokerrointa tai venymää käsiteltiin vain harvoin. Muutamissa tutkimuksissa mitattava ominaisuus oli jokin tällaisiin ominaisuuksiin liittyvä, mutta hieman poikkeava. Jänteistä vain akillesjännettä, patellajännettä ja näiden alueen muita käytännössä samoja tai likellä olevia jänteitä tutkittiin. Usein tarkastelussa oli myös lihaksen fasikkelien ominaisuudet, joka toi tärkeää ymmärrystä mukaan tulosten pohdintaan. Välillä painotus oli koko lihasjänneyksikön tarkastelussa.

MITÄ SIIS TIEDETÄÄN?

Ikävä kyllä aiheeseen liittyvä yksittäinen järjestelmällinen katsaus käsitteli jänteestä vain sen pituutta aivohalvauskuntoutujilla. Vain kaksi tutkimusta käsitteli aihetta ja tulokset jäivät ristiriitaisiksi. Yhden tutkimuksen perusteella pohkeen alueen jänteissä enemmän vaikuttunut puoli oli pidentynyt toiseen raajan verrattuna, toisen tutkimuksen perusteella eroja ei löydetty raajojen välillä tai terveisiin verrattuna. Katsauksen ulkopuolella on tosin tehty myös havaintoja, jossa todettiin jänteen olevan pidempi vaikuttuneella puolella kuin toisella puolella. Muuten katsaus löysi vähän vaikeasti tulkittavia havaintoja ja ymmärrys aiheesta on puutteellinen. Yhdessä väitöskirjatutkimuksessa havaittiin jänteen olevan paksumpi enemmän vaikuttuneella puolella, mutta muuten havainnot ovat aiheesta vähäisiä. Ainoassa käveleviä MS-tautia sairastavia ihmisiä käsittelevässä suuremmassa tutkimuksessa (toinen oli tapaustutkimus ilman verrokkeja) eroja kuntoutujien ja kontrollien väliltä ei löytynyt jänteen tai lihaksen ominaisuuksista. Selkäydinvamman osalta jänteen poikkipinta-ala ja paksuus saattavat olla madaltuneita terveisiin kontrolleihin verrattuna, mutta pituuden osalta tulokset merkitseviä eroja ei havaittu.

Jänteen jäykkyys vaikuttaisi aivohalvauskuntoutujilla olevan kokonaisuudessaan enemmän vaikuttuneella puolella alhaisempi ja pituus suurempi. Myös selkäydinvammassa yhden tutkimuksen perusteella jäykkyys on alhaisempi verrattuna terveisiin kontrolleihin. Jos oletamme asian olevan näin, voimme myös päätellä, että kimmokerroin olisi alhaisempi, joka pitää muutaman havainnon perusteella paikkansa. Yhden tutkimuksen perusteella patellajänteen jäykkyys on mahdollisesti positiivisessa yhteydessä polven ojentajien spastisiteettiin (enemmän jäykkyyttä, enemmän spastisuutta). Hystereesi, joka viittaa jännekudosten sujuvaan ja energiatehokkaaseen liikkumiseen, vaikuttaisi myös olevan koholla, tosin vain yhden aivohalvauskuntoutujilla tehdyn tutkimuksen perusteella. Yhden aivohalvauskuntoutujiin perustuneen tutkimuksen perusteella venymä saattaa enemmän vaikuttuneessa alaraajassa olla vähentynyt verrattuna vastakkaiseen raajaan ja terveeseen kontrolliin.

Vähemmän vaikuttunut puoli ei aina säästy negatiivisilta vaikutuksilta, vaikka sitä usein kuormitetaankin enemmän ja vaikka se hieman lähempänä normeja onkin. Terveeseen kontrolliin verrattuna myös vähemmän vaikuttunut puoli voi olla vähemmän jäykkä ja pinta-alaltaan pienempi. Tästä ymmärrys on kuitenkin melko rajattua eikä koske kaikki ominaisuuksia. Esimerkiksi venyvyys ei alustavien tutkimusten perusteella ole erilainen vähemmän vaikuttuneen raajan ja terveen kontrollin välillä.

Huomio lihaksista ja koko nivelalueen jäykkyydestä.

Spastisiteetin yhteydessä lihaksen fasikkelipituus ja paksuus vaikuttavat olevan vähentyneet enemmän vaikuttavalla puolella. Tähän liittyy monesti suurempi lihaskudoksen jäykkyys. Lyhyemmät lihasfasikkelit liitetään usein heikompaan voimantuoton määrään ja nopeuteen, koska sarkomeerejä on vähemmän ja ne ovat pidentyneempiä. Pennaatiokulma saattaa myös olla suurempi. Eli lihas lyhyt ja jäykkä, jänne pitkä ja löysä. Fasikkelien ja jänteiden jäykkyys vaikuttaisi myös olevan negatiivisessa yhteydessä keskenään: jäykempi lihaskudos on yhteydessä vähemmän jäykkään jänteeseen tai toisinpäin. Luonnollisesti pituus ja jäykkyys jakavat kudoksessa yhteyden: pidempi jänne tai fasikkeli on näillä kohderyhmillä yhteydessä matalampaan jäykkyyteen. Nämä havainnot luovat huonot edellytykset jänteen kimmoisuuden ja kirjaimellisen jäntevyyden hyödyntämiseen. Jänne ei siis saa varastoitua tai käännettyä energiaa aivan niin tehokkaasti, joka voi vaikuttaa lisäävästi liikkeen vaatimaan energiantuottoon. Liikkuminen on siis vähemmän taloudellisia.

Koko ilmiö vaikuttaisi myös sotkevan spastisiteetin tutkimista. Muutamassa tutkimuksessa korostui havainto siitä, että tutkittava nivel oli itsessään jäykempi kuntoutujilla tai enemmän vaikuttuneessa raajassa kuin terveissä kontrolleissa. Todennäköisesti kyse on lihasjänneyksikön kokonaisuuden muutoksista, mutta mahdollisesti myös muita sekoittavia muuttujia saattaa olla mukana. Monestihan myös spastinen raaja sisältää pidemmän ajan jälkeen kontraktuuria eli mahdollisesti rakenteellisiakin liikerajoituksia. Tämä sekoittaa pakkaa hieman, kun puhutaan spastisiteetin ja lihasjänneyksikön jäykkyyden yhteyksistä. Lorentzen ym. vihjailevat esimerkiksi siihen suuntaan, että jännelihasyksikön jäykkyys itsessään saattaa mennä sekaisin varsinaisen spastisiteetin kanssa. Aktiivinen ja passiivinen jäykkyys siis sekoittuvat eikä erottelu välttämättä onnistu hyvin kokeneeltakaan neurologilta.¹⁶

Mitäköhän on havaintojen takana?

Jos on tutustunut jänteiden adaptaatioiden tai maladaptaatioiden aiempaan ymmärrykseen, eivät tulokset välttämättä ole yllättäviä. Kun mietitään mahdollisia vaikuttavia muuttujia, tulevat tärkeimpänä mieleen kuormitus ja lihasvoima: spastinen, enemmän vaikuttunut alaraaja voi usein olla vähemmällä käytöllä arjen toiminnoissa ja heikompi. Liikkuminen saattaa kompensoitua ja hyvinkin olennaisia lihaksia jäädä vähemmälle käytölle. Sekä lihasvoiman vähyys että kuormituksen puute saavat jänteissä aikaan maladaptaatioita. On kuitenkin mielenkiintoista, että yhdessä tutkimuksessa spastisiteetilla todettiin olevan ns. suojaava yhteys jänteen jäykkyyteen, tämä tieto on tosin vahvistamatta suurempiotoksisilla tutkimuksilla. On myös mahdollista, että verenkierron ja alueen paikallisen hapenottokyvyn muutoksilla on vaikutusta siihen, kuinka jänne mukautuu. Enemmän vaikuttunut puoli voi uusimpien viitteiden mukaan kärsiä ongelmista paikallisessa verenkiertoelimistön toiminnassa. Juuri mitään taustalla olevien muuttujien roolista ei kuitenkaan tiedetä, joten tämäkin pieni pohdinta jää yhä raskaaksi spekulaatioksi.

Hyviä uutisia

Löysin pari lohduttavaa havaintoa siitä, että jänteen ominaisuuksia voi tällä kohderyhmällä silti olla mahdollista kehittää harjoittelulla. Esimerkiksi tapaustutkimus MS-kuntoutujilla ja interventiotutkimus aivohalvauskuntoutujilla havaitsivat, että jänteen jäykkyyttä on mahdollista lisätä ja pituutta vähentää fyysisen harjoittelun keinoin. Jäykkyyden muutokset luonnollisesti vaikuttavat myös kimmokertoimeen. On kuitenkin epäselvää, missä määrin esimerkiksi jänteen poikkipinta-ala muuttuu. Myönnettäköön, tutkimusnäyttöä ei juuri vielä ole. Mutta pieniä viitteitä sentään. Ei kuitenkaan tiedetä, miten esimerkiksi harjoitusvasteet vertautuvat ns. terveeseen populaan. Kohderyhmällä suoranaisesti ei voida määrittää mitään parasta protokollaa, mutta terveillä aikuisilla jänteen jäykkyyttä ja kimmokerrointa voidaan kehittää vastusharjoittelun keinoin. Menetelmällisesti melko lailla kaikki käy, kunhan riittävä jänteen venymä saavutetaan. Toisin sanoen, täyden liikeradan käyttö on suositeltavaa. Lihasfasikkeleiden kannalta eksentrinen harjoittelu lienee hyödyllisempää, mutta jänteissä myös isometrinen tai tavallinen dynaaminen harjoittelu saa hyviä vasteita. Lisähavaintona todettakoon, että Shao ja kumppanit alkoivat aivohalvauskuntoutujilla havaita muutoksia jänteessä vasta kuuden ja yhdeksän viikon kohdilla riippuen ominaisuuksista. Kolmen viikon harjoittelulla muutoksia ei vielä havaittu.

YHTEENVETO

Alustava ihmettelyni jänteen muutoksista spastisiteetin yhteydessä ei saanut aivan toivottua lopputulosta. Lähelle ehkä päästiin, mutta liian moni kysymys jäi auki. Aivohalvauskuntoutujilla jänne tosiaan vaikuttaisi olevan vähemmän jäykkä ja jänteen energiatehokkuus heikompi. Jänne voi olla vähän pidentyneempikin, mutta tämä on epäselvää. MS-kuntoutujilla emme voi paljoakaan sanoa varmuudella. On mahdollista, että havainnot ovat samankaltaisia kuin aivohalvauspuolellakin. Kukaan ei myöskään tiedä, miten jänteen muutokset etenevät sitä mukaan, kuinka kauan tapahtumasta tai sairauden ilmenemisestä on. Jännettä voi kuitenkin ehkä kehittää harjoittelulla ja sitä kautta liikkumisesta voi saada tehokkaampaa ja taloudellisempaa. Tarkemmassa ohjeistuksessa on edelleen turvauduttavat terveiden ihmisten jänneharjoittelun yleisohjeisiin, eikä kohderyhmäkohtaista tietoa ole.

1. SCHILLEBEECKX F, DE GROEF A, DE BEUKELAER N, DESLOOVERE K, VERHEYDEN G, PEERS K. Muscle and tendon properties of the spastic lower leg after stroke defined by ultrasonography: a systematic review. Eur J Phys Rehabil Med. 2021 Sep;57(4).

2. Onambélé GL, Degens H. Improvements in muscle-tendon properties are beneficial to balance in multiple sclerosis. Multiple Sclerosis Journal. 2006 Sep 1;12(5):666–9.

3. Hoang P, Saboisky JP, Gandevia SC, Herbert RD. Passive mechanical properties of gastrocnemius in people with multiple sclerosis. Clinical Biomechanics. 2009 Mar;24(3):291–8.

4. Lorentzen J, Grey MJ, Crone C, Mazevet D, Biering-Sørensen F, Nielsen JB. Distinguishing active from passive components of ankle plantar flexor stiffness in stroke, spinal cord injury and multiple sclerosis. Clinical Neurophysiology. 2010 Nov;121(11):1939–51.

5. Diong JHL, Herbert RD, Harvey LA, Kwah LK, Clarke JL, Hoang PD, et al. Passive mechanical properties of the gastrocnemius after spinal cord injury. Muscle Nerve. 2012 Aug 16;46(2):237–45.

6. Maganaris CN, Reeves ND, Rittweger J, Sargeant AJ, Jones DA, Gerrits K, et al. Adaptive response of human tendon to paralysis. Muscle Nerve. 2006 Jan 7;33(1):85–92.

7. Santana L, Fachin-Martins E, Borges DL, Tenório Cavalcante JG, Babault N, Neto FR, et al. Neuromuscular disorders in women and men with spinal cord injury are associated with changes in muscle and tendon architecture. J Spinal Cord Med. 2023 Sep 3;46(5):742–52.

8. Tsai ST, Li CF, Chi KC, Ko LW, Stevenson C, Chen YJ, et al. Immediate Effect of Whole Body Vibration on Knee Extensor Tendon Stiffness in Hemiparetic Stroke Patients. Medicina (B Aires). 2021 Sep 29;57(10):1037.

9. Dias CP, Freire B, Goulart NBA, Dias De Castro C, Lemos FDA, Becker J, et al. Impaired mechanical properties of Achilles tendon in spastic stroke survivors: an observational study. Top Stroke Rehabil. 2019 May 19;26(4):261–6.

10. Contreras M, Seekins M, Mendez J, Diez T. A Comparison of Spinal Reflex Function and Morphological Adaptations of the Achilles Tendon Between Individuals Chronically Post-Stroke and Healthy Controls. UNLV Theses, Dissertations, Professional Papers, and Capstones. 2024;4929.

11. Zhao H, Ren Y, Roth EJ, Harvey RL, Zhang LQ. Concurrent deficits of soleus and gastrocnemius muscle fascicles and Achilles tendon post stroke. J Appl Physiol. 2015 Apr 1;118(7):863–71.

12. Shao Y, Peng Z, Kong X, Wang B, Zhang H. Real‐time ultrasound elastography evaluation of achilles tendon properties in patients with mild hemiplegic stroke after rehabilitation training. Journal of Ultrasound in Medicine. 2019 Mar 2;38(3):713–23.

13. Zhao H, Ren Y, Wu YN, Liu SQ, Zhang LQ. Ultrasonic evaluations of Achilles tendon mechanical properties poststroke. J Appl Physiol. 2009 Mar;106(3):843–9.

14. Freire B, Dias CP, Goulart NBA, de Castro CD, Becker J, Gomes I, et al. Achilles tendon morphology, plantar flexors torque and passive ankle stiffness in spastic hemiparetic stroke survivors. Clinical Biomechanics. 2017 Jan;41:72–6.

15. Svantesson U, Takahashi H, Carlsson U, Danielsson A, Stibrant Sunnerhagen K. Muscle and tendon stiffness in patients with upper motor neuron lesion following a stroke. Eur J Appl Physiol. 2000 Jul 24;82(4):275–9.

16. Lorentzen J, Grey MJ, Crone C, Mazevet D, Biering-Sørensen F, Nielsen JB. Distinguishing active from passive components of ankle plantar flexor stiffness in stroke, spinal cord injury and multiple sclerosis. Clinical Neurophysiology. 2010 Nov;121(11):1939–51.