20240405: ハムストリング近位付着部損傷・組織形態学・解剖
ハムストリングの損傷は、下肢損傷の発生率が高い原因です (Sivasundaram et al., 2015 )。ハムストリングスの近位筋腱接合部は、坐骨結節で仙腸関節の後方に位置する仙結節靱帯（STL）に形態的および機能的に接続されている（Aldabe et al., 2019 ;Sato et al., 2012）。 STLは、大腿二頭筋（BF）と半腱様筋（ST）の反復的な遠心性収縮力によって骨盤帯の不安定性を伝える役割を果たします（Fredericson et al.、 2005）。 BF と ST の近位起点は結合構造ですが、BF は損傷を受けやすくなっています (Askling et al., 2007 ; Vleeming et al., 1989 )。これらの原因を分析するために、多くの研究者は、生体力学的パラメーター (Gérard et al., 2020 ; Van Wingerden et al., 1993 ; Varga et al., 2008 )、筋肉タイプの構成要素の特性 (Garrett et al., 2008 ) に関する損傷メカニズムに重点を置いています。 STL とハムストリングの間の解剖学的接続性は大変興味深い（Sato et al., 2012）。しかし、既存の観点では、内因性の原因を特徴づけ、ハムストリング損傷の相関関係を検証するにはまだ不十分です。したがって、筋内腱靱帯接合部の組織学的比率に関する詳細な組成情報を調査する必要があります。
筋腱接合部のコラーゲンは、張力伝達、柔軟性、骨格筋骨格および靱帯構造の適応という点でその機能を担っています (Kjaer, 2004 ; Smith et al., 2012 )。さらに、コラーゲン束内の弾性線維の存在は筋肉の柔軟性と伸縮性に密接に関係しており、筋肉が繰り返し伸びたり反動したりできるようになります（Binder-Markey et al., 2020 ; Montes, 1996）。ヒトのハムストリングス（BF、ST、および半膜様筋[SM]）における筋肉内のコラーゲン線維の定量化に関する比較組織学的所見はまだないため、筋肉内のコラーゲンおよび弾性線維の分布を分析することは、筋肉損傷の原因についての新たな洞察を提供する可能性があります。 そこで本研究では、組織形態学的解析により弾性線維とコラーゲンの比率を網羅的に特定し、STLとハムストリングスの結合性を検証することを目的とした。
次の 4 つの領域 (STL、ST の近位領域、BF、および SM) を、VG、MT、および IHC 染色を使用して組織学的に分析しました。 STL とハムストリングスは、通常、坐骨結節の周囲で明確な接続性を示しました 。 STL、ST、BF、SM間のコラーゲンと弾性線維の組成の違いが詳細に確認されました
仙結節靱帯
STLの密な結合組織がハムストリングス（BTおよびST）の近位起始部を覆い、矢状断面で緊密に相互接続されていることが一貫して証明されています。詳細な組織学的所見により、坐骨結節上面に集中したSTL線維の結合組織にはコラーゲン成分が非常に豊富に含まれており、分散した弾性線維がSTLの形状を強固に維持していることが判明した。弾性繊維は、坐骨結節の上部領域のコラーゲン束の間を平行に移動します。注目すべきことに、ＳＴＬにおけるコラーゲンに対する弾性線維の平均比率は、ＢＦにおける比率よりも低かった（ＳＴＬ：２７．２±２．９％、ＢＦ：３８．６±
４.７％、）。これは、STL 領域に比較的豊富なコラーゲン束が存在することを示しています。ただし、黒線で示した弾性繊維の割合はBFよりも少なかった。 SMと比較すると、STLのコラーゲン含量は比較的低かったが、弾性線維の含量は顕著に高かった(STL:27.2±2.9%、SM:5.9±2.6%、
ST、BF、SM
弾性線維とコラーゲンの比率の有意な違いにより、各ハムストリングの近位端、特に坐骨結節の下での分布の違いが明らかになりました。 BFは弾性線維の含有量が最も高く、SMはコラーゲンの含有量が最も高かった。結合構造と考えられるBFとSTでは、弾性線維とコラーゲンの比率に違いが観察された。 BFにおけるコラーゲンに対する弾性線維の比率は約38.6±4.7%、STでは約17.1±1.4%でした。これら 2 つの筋肉の比例的な違いは、弾性繊維の比率の違いから生じました。 SM には最も多くの量のコラーゲンが含まれていましたが、弾性線維の含有量は最も低く、約 5.9 ± 2.6% でした 。
ハムストリング損傷は、下肢の複雑な損傷です。組織形態計測分析を使用して STL とハムストリングの間の接続を視覚化すると、周囲の構造をより適切に観察でき、これらの損傷の正確な原因を理解できます。そこで本研究では、ハムストリングスの近位腱靱帯接合部におけるコラーゲン束と弾性線維の比率を組織学的特徴を用いて解析し、STLとハムストリングスの接続性を検証した。
坐骨結節近位の筋腱接合部におけるハムストリングの損傷は、ハムストリングの繰り返しの収縮によって引き起こされます (Degen, 2019 )。腰部への収縮力の伝達は STL に関係しています (Van Wingerden et al., 1993 ; Vleeming et al., 1989 )。これまでの研究は、生体力学的特性または運動学的観点に対する遠心性張力の変動におけるハムストリング損傷のメカニズムに限定されており（van Wingerden et al., 1993 ; Varga et al., 2008 ; Vleeming et al., 1989）、筋肉の種類の構成要素の特性に基づく潜在的な損傷の違い（Garrett et al.、 1984 ; Schache et al.、 2012 ; Thelen et al.、 2005）、STL とハムストリングの間の形態学的接続性を実証しました（Sato et al.、 2012年）。したがって、筋収縮性損傷の根本的な原因を特定することは困難です。
VG 染色法は、柔軟性と伸縮性のための弾性繊維の存在と、張力を調整するためのコラーゲンの存在を証明するのに役立ちます (Kazlouskaya et al., 2013 ; Thompson, 2013 )。コラーゲンは筋肉内の構造をサポートすることができ、コラーゲン内の弾性線維は筋肉の収縮力と機械的力に対する抵抗に影響を与えます（Asahara et al., 2017 ; Kjaer, 2004）。つまり、筋の収縮力や構造を維持するための基本的な基準として、弾性線維とコラーゲンの比率を決めることができます。
私たちの詳細な組織学的調査により、STLとハムストリングの間のコラーゲンと弾性線維の接続性と比例的な違いが確認されました。これまでの死体研究では、STL はハムストリング近位部の残骸であると考えられており (Sinnatamby、 2011 )、その正確な形態学的機能に関する研究は不足しています。以前の報告では、STL は BF の長頭との部分的な連続性のみを確認しました (Sato et al., 2012 )。しかし、我々の調査結果は、STとBFに付着したSTLが以前に報告されたものよりも高密度で連続的であることを実証しました。これは、ハムストリングス内の固有の機械的力が ST と BF に均等に伝達されていることを示しています。生体力学の観点から以前に述べたように(Varga et al., 2008 ; Vleeming et al., 1989 )、我々の組織学的結果は、力が下肢から仙腸関節に加えられるという事実を裏付けている。通常、ST および BF と結合した腱は、遠心時の筋肉動員の点で顕著に相互依存しています (Higashihara et al., 2010 ; Orishimo & McHugh, 2015 )。 ST と BF は近位起源の近位結合構造であるにもかかわらず、なぜ BF が収縮活動中により多く損傷するのかは疑問です。ほとんどの生体力学的パラメータにおいて、BF は強力な収縮性を持っていますが、瞬間的な遠心力の際に筋肉構造に抵抗するため、維持には脆弱です。小野ら。 Ono et al., 2015 は、BF は ST と比較して瞬間的に大きく長い遠心引張応力を受けるため、損傷の潜在的なリスクがあると報告しました (Ono et al., 2015 )。高強度の遠心性収縮を継続的に繰り返すと、筋肉内でより高い固有負荷が生成されます。ハムストリングスの組織学的分析により、BF には ST と同様のコラーゲン含有量があることが実証されました。ただし、BF には多方向の弾性繊維が豊富に存在します 。その結果、BF は反復的かつ刺激的な筋収縮力により固有の負荷と破裂に耐えることができない可能性があります。要約すると、これは、弾性線維とコラーゲンの組織学的比率に応じて、BF と ST の間の遠心張力の違いにより潜在的な損傷につながる可能性があります。
一方、我々の予期せぬ結果は、STLがSMよりも相対的に低い割合のコラーゲンを含むことを示した。靭帯はコラーゲン含有量が高く、筋肉や骨の構造を支える役割を果たしていることが一般に知られています。ただし、関節の特定の機能への適応や張力に対する機械的応答に応じて、コンポーネントには違いがあります (Amis、 1998 )。他の靱帯とは異なり、STL の役割は、複雑な仙腸関節の機械的安定性とハムストリングの収縮特性の両方によって影響を受ける可能性があり、それが筋肉内組成の違いにつながる可能性があります。
最後に、SM の活性化は、移動中の継続的で最も効率的な調整姿勢を制御することが知られています (Schuermans et al., 2014 )。 SM には豊富なタイプ 1 成分が含まれており (Garrett et al., 1984 )、高い比率の 1 型線維は、低強度の運動中の持続的な緊張や姿勢の安定性を制御する役割を果たしています (Johnson et al., 1973 )。このように、SM は高コラーゲン成分の存在により、繰り返しの外部引張力に耐える能力を備えています。したがって、我々の結果は、高いコラーゲン含有量が、高度な遠心性筋収縮中の構造要素の維持に役立つ可能性があることを示唆しています。
本研究では、STLとハムストリングスの接続性を可視化し、コラーゲンと弾性線維の構成比を検証しました。 STLとハムストリングスの間に、密に重なり合った結合組織が観察されました。 BF は弾性線維の含有量が高く (38.6 ± 4.7%)、収縮性によく適応していますが、他の構造と比較してコラーゲン含有量が低いため損傷を受けやすいです。これらの発見は、ハムストリングの筋肉における弾性線維とコラーゲンの組織学的比率によるハムストリング損傷の原因を特定するための高度な情報を提供する可能性があります。
まとめ
仙結節靱帯（STL）とハムストリングスは、相互に接続され、骨盤の影響を受ける重要な構造です。ただし、これらの構造の解剖学的接続性と組織学的特徴は依然として不明です。本研究は、組織学的分析を通じてSTLと近位ハムストリングスの関係を包括的に調査することを目的としました。 8 人の新鮮な死体 (平均死亡年齢 73.4 歳) から 16 個の標本が得られました。ヴァーヘフ・ヴァン・ギーソン、マッソントリクローム、および免疫組織化学的染色を使用して、STLとハムストリングの間の接続性を分析し、コラーゲンと弾性線維の比率を確認しました。 STLとハムストリングスの間にしっかりと重なり合った高密度の結合組織が観察されました。 STLとハムストリングの間のコラーゲンと弾性線維の相対比は、地域差を特徴的に特定しました。大腿二頭筋 (BF) における弾性線維とコラーゲンの比率は約 38.6 ± 4.7% で、最も低い比率は半膜様筋 (SM) で観察された 5.9 ± 2.6% でした。 BF の場合、弾性繊維の含有量が高いため、収縮性が適切に調整されています。ただし、BF の筋肉構造はコラーゲンの含有量が少ないため、比較的脆弱です。 SM では、コラーゲン含有量が STL よりも高くなります。コラーゲン分析における弾性線維のこの比率は、ハムストリングの収縮性の違いを理解し、これらの構造の形態を維持するための重要な情報を提供する可能性があります。