CC BY
24
УДК 612.79-612.66:617.58:57.042
DOI: 10.14529/hsm190215
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОЖНОГО ПОКРОВА ЧЕЛОВЕКА КАК ПРОЯВЛЕНИЕ АДАПТАЦИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ
Л.А. Гребенюк1, А.В. Грязных2, Р.В. Кучин2, Д.А. Корюкин3
1 Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова, г. Курган, Россия,
2Югорский государственный университет, г. Ханты-Мансийск, Россия, 3Курганский государственный университет, г. Курган, Россия
Цель работы состояла в изучении растяжимости, акустической анизотропии и структуры кожного покрова нижней конечности в условиях пролонгированного растяжения при врожденном ее укорочении и у спортсменов - высококвалифицированных борцов греко-римского стиля. Материал и методы. Обследованы пациенты с врожденным укорочением нижней конечности (1-я группа) в возрасте 7-35 лет; высококвалифицированные спортсмены - борцы-единоборцы (2-я группа) и их сверстники-неспортсмены (3-я группа). Оценивали величину растяжимости и толщину кожи голени в процессе дистракции и после завершения лечения. В указанных группах определяли влияние положения конечности в пространстве на характер акустической анизотропии кожи с помощью акустического анализатора ASA, неинвазивно изучали структуру кожи с помощью ультрасонографии. Результаты. Установлена возрастная зависимость показателя растяжимости кожи пораженной голени: до начала дистракции в 1-й группе 12-14 лет параметр был максимальным, составив 2,1 %. После завершения лечения наибольшее его значение выявлено у пациентов 7-8 лет. Влияние дистракции приводило к закономерному снижению растяжимости. В группе подростков к 45-му дню дистракции растяжимость уменьшалась в 11,1 раза, составив 0,02 ± 0,01 %, а у взрослых к 60-му дню дистракции достигала 0,10 ± 0,06 %. Аппроксимация этого параметра в коже голени в зависимости от возраста описывается полиномиальным уравнением, а после уравнивания длины конечности - уравнением линейной зависимости. По данным ультрасонографии, толщина кожи удлиненной голени достоверно возрастала во все периоды лечения. Превышение толщины кожи нижней конечности наблюдалось у спортсменов-борцов относительно показателя в группе неспортсменов. Обнаружена трансформация акустической анизотропии в коже удлиняемой голени при изменении положения конечности в пространстве. Заключение. Механическое воздействие (дистракция) и физический стресс (регулярные спортивные тренировки) вызывают структурную и функциональную адаптацию кожи нижней конечности, а изменение положения конечности в пространстве - трансформацию акустической анизотропии.
Ключевые слова: кожа, адаптация, растяжимость, акустическая анизотропия, укорочение конечности, удлинение по Илизарову, спортсмены-борцы, структура кожи.
Введение. Современный мультидисцип-линарный подход в исследовании кожного покрова позволил выявить достаточно широкий спектр его важных функций, определяющий не только локальные реакции, но и участие в системном реагировании в процессе жизнедеятельности человека. Общеизвестна защитная роль кожи как интерфейса между окружающей средой и телом человека, обеспечивающей предохранение от неконтролируемого испарения и потери воды [7]. Трансэпи-дермальная потеря воды и средняя температура кожи очень чувствительны к климатическим особенностям и температуре окружающей сре-
ды [17]. Кожа является защитным барьером от проникновения инфекции, имеет водно-липидную мантию. В диссипации энергии ударов тела и конечностей участвуют сетчатый слой и гиподерма. Кожный покров - один из органов иммунологической защиты организма человека [2]. В коже как защитном барьере представлены все типы клеток, способные осуществлять широкий спектр иммунных реакций. Отмечается участие в барьерной функции как первой линии защиты рогового слоя эпителия кожи [18].
При изучении ту1уо рядом авторов установлена важная взаимосвязь механических
свойств кожи и водопроницаемости эпидермиса в сохранении ее барьерной функции [14]. После физической нагрузки у спортсменов увеличивается рН поверхности и содержание липидов в поверхностных слоях кожи, наблюдается гипергидратация рогового слоя эпидермиса [10]. Сообщается о распространении метициллин-устойчивых штаммов золотистого стафилококка у спортсменов различных видов спорта [12, 15, 16]. Этот вид инфекции опасен своей высокой контагиоз-ностью и приводит к высокой заболеваемости у спортсменов. Частота заболеваемости указанной инфекцией у борцов в США за период 2016-2017 гг. была наиболее высокой и достигала 100,0 на 10 000 [3].
Экстремальные климатические условия негативно влияют на кожу [5]. Низкие влажность и температуры ведут к снижению ее барьерной функции и повышению риска повреждений и обморожений. Кожный покров обладает эволюционно сложившимися биомеханическими упруго-эластическими свойствами. Известно, что биомеханические свойства кожи различаются у людей разного возраста, этнической и гендерной принадлежности, зависят от топографических особенностей, отличаются у здоровых и страдающих некоторыми видами патологии людей [4].
Ряд исследователей предлагают рассматривать кожный покров как единую иерархически устроенную многослойную систему -композицию из различных слоев, механическое и структурное взаимодействие между которыми по мере старения становится неустойчивым [8, 9]. В результате инволютивных структурных изменений упруго-эластические свойства кожи снижаются, что визуально выражается в появлении морщин. Актуальным остается изучение реактивности кожи различных участков человека на механические воздействия - растяжение, давление и сжатие. Наиболее частой проблемой в практической медицине является оценка способности кожи к растяжению, т. е. ее пластических возможностей, и профилактика пролежней при некоторых заболеваниях. Удаление патологически измененных образований (опухолей), некро-тизированных участков у травматологических больных, проведение пластических операций в косметологии предполагают прогнозирование резерва кожи к растяжению для успешного закрытия образовавшегося кожного дефекта.
Цель работы состояла в изучении акустической анизотропии, растяжимости и структурных изменений кожного покрова нижней конечности в условиях пролонгированного дозированного растяжения при врожденном ее укорочении и у спортсменов -высококвалифицированных борцов греко-римского стиля.
Организация и методы исследования. Обследовано три группы людей. В первую группу вошли пациенты с врожденным укорочением нижней конечности, которым уравнивали длину голени по методу Илизарова (n = 65) в возрасте от 7 до 35 лет. Тестирование проводили до начала удлинения, в периоде фиксации и в сроки 12-24 мес. после завершения лечения. Вторую группу составили спортсмены - высококвалифицированные борцы греко-римского стиля в возрасте 21,3 ± ± 2,8 года (n = 9), в третью группу вошли их сверстники-неспортсмены в возрасте 22,5 ± 1,3 (n = 8), ведущие малоподвижный образ жизни.
Прижизненное изучение акустической анизотропии кожного покрова нижней конечности изучали с помощью акустического анализатора кожи - ASA-4 (производства Москва -Белград). Датчик анализатора располагали параллельно, перпендикулярно и диагонально относительно продольной оси конечности. Определяли скорость распространения поверхностной сдвиговой волны (ПСВ). Диапазон скоростей ПСВ - 15-300 м/с [1, 6].
Растяжимость кожи (или относительную деформацию) оценивали с помощью устройства для изучения деформационных свойств кожи человека (разработка РНЦ ВТО им. акад. Г. А. Илизарова). Структуру кожного покрова изучали с помощью ультразвукового сканера с линейным датчиком с частотой 7,5 МГц (Siemens). Определяли толщину кожи (мм). Обследуемые находились в положении лежа на спине, коленные суставы были разогнуты.
Результаты исследования и обсуждение. Изучение показателя растяжимости кожного покрова голени в группе пациентов с укорочением нижней конечности в различные периоды удлинения выявило следующую динамику (табл. 1).
Анализ динамики показателя растяжимости кожи пораженной голени в группе пациентов с укорочением нижней конечности выявил максимальные его значения до начала дистракции (см. табл. 1). В обеих возрастных группах 15-16 лет и 17-35 лет указанный па-
Таблица 1 Table 1
Влияние пролонгированной дистракции на растяжимость кожи голени в группе пациентов, М ± m (%) Effect of prolonged distraction on shin skin elasticity in people with inborn limb shortening, М ± m (%)
Возраст, лет Исх. Д - 7 Д -14 Д - 21 Д - 31 Д - 45 Д - 60
Age, years (in.) (D - 7) (D - 14) (D - 21) (D - 31) (D - 45) (D - 60)
15-16, n = 12, 1,11 ± 0,52 ± 0,80 ± 0,77 ± 0,75 ± 0,02 ± 0,10 ±
больн. / affected 0,24 0,26* 0,10* 0,12* 0,05* 0,01* 0,05*
15-16, n = 12, 0,77 ± 1,07 ± 1,08 ± 1,13 ± 1,43 ± 1,2 ± 0,55 ±
инт. / intact 0,13 0,70 0,33 0,07 0,88 0,50 0,08
17-35, n = 12, 1,56 ± 0,73 ± 0,55 ± 0,55 ± 0,45 ± 0,33 ± 0,10 ±
больн. / affected 0,12 0,28* 0,15* 0,20* 0,05* 0,12* 0,06*
17-35, n = 12, 0,71 ± 0,93 ± 0,83 ± 1,0 ± 0,88 ± 1,07 ± 0,55 ±
инт. / intact 0,11 0,48 0,38 0,50 0,33 0,70 0,12
Примечание. Статистическая значимость различий * - р < 0,05; исх. - исходный показатель растяжимости (%); Д - 7, Д - 60 - срок дистракции (дни).
Note. Statistical significance of differences * - р < 0.05; in. - initial index of elasticity (%); D - 7, D - 60 -distraction period (days).
Таблица 2 Table 2
Возрастная зависимость растяжимости кожного покрова голени до удлинения и после завершения лечения, М ± m (%). Age-related dependence of lower limb skin elasticity before lengthening and after treatment, М ± m (%)
Возраст, лет Age, years Период лечения Period of treatm. 7-8 10-11 12-14 15-16 17-35 Уравнения аппроксимации Approximation equation
n = 65 n = 7 n = 22 n = 12 n = 12 n = 12
Больн. / Affected Исх. In. 1,48 ± 0,29 1,75 ± 0,29 2,1 ± 1,28 1,11 ± 0,24 1,56 ± 0,12 у = -0,07х2 ± 0,372х ± 1,254 R2=0,1734
Инт. / Intact Исх. In. 0,75 ± 0,15 1,11 ± 0,11 0,98 ± 0,29 0,77 ± 0,13 0,71 ± 0,11 у = -0,0657х2 ± 0,3523х ± 0,53 R2 = 0,6534
Больн. / Affected 18 мес. 18 months 1,4 ± 0,1 1,09 ± 0,13 0,88 ± 0,11 0,55 ± 0,12 0,5 ± 0,13 у = -0,234х ± 1,586 R2= 0,9645
Инт. / Intact 18 мес. 18 months 1,8 ± 0,28 1,41 ± 0,19 0,78 ± 0,21 1,0 ± 0,17 0,78 ± 0,14 у = -0,445х ± 2,729 R2= 0,9645
раметр составил 1,11 ± 0,24 и 1,56 ± 0,12 % соответственно. При этом растяжимость кожи интактного сегмента была достоверно ниже (р < 0,05). Так, в старшей возрастной группе показатель растяжимости кожи оказался более чем в два раза ниже, чем на укороченной голени. По мере дозированного уравнивания длины сегментов по методу Илизарова происходило закономерное снижение растяжимости кожи удлиняемой голени. В группе подростков ее минимальные показатели достигали к 45-му дню тракции, разница относительно исходных показателей составила 11,1 раза (см. табл. 1). В группе взрослых растяжимость кожи оперированного сегмента снизилась в 15,6 раза по сравнению с началь-
ным периодом при завершении периода дист-ракции. Это свидетельствует о выраженной реакции кожи на механический стресс - дозированное растяжение и ее переход в напряженно-деформированное растяжение.
Исследование кожного покрова в первой группе обследованных выявило возрастную зависимость параметров растяжимости в различные периоды наблюдения (табл. 2).
До лечения прослеживается полиноминальная зависимость параметров растяжимости кожи голени. Наибольший параметр растяжимости кожи укороченной голени выявлен у пациентов 12-14 лет, что объясняется продолжающимся отставанием в росте пораженного сегмента даже в пубертатном периоде.
После завершения лечения у пациентов 7-8 лет растяжимость была максимальной по сравнению с другими возрастными группами (см. табл. 2). Это связано с более высоким пластическим резервом кожного покрова у пациентов 7-8 лет. После уравнивания длины конечностей наблюдается линейная зависимость указанного параметра кожи от возраста как пораженной, так и интактной голени. Результаты изучения влияния возрастного фактора на состояние кожи нередко противоречивы, особенно относительно микроциркуляции и толщины кожи. J.M. Waller, H.I. Maibach (2005) отмечают уменьшение кровотока в коже с возрастом, особенно в местах, подверженных воздействию окружающей среды; рН кожи, по их мнению, изменяется мало даже при достижении возраста 70 лет [19].
Помимо изучения функциональных свойств кожного покрова нами прижизненно были изучены особенности его структуры (табл. 3, 4).
По данным ультрасонографии, толщина кожи подверженной растяжению голени у па-
циентов разного возраста до лечения колебалась от 1,89 ± 0,11 до 2,05 ± 0,14 мм (см. табл. 3). Так, у больных в возрасте 5-8 лет в процессе дистракции изучаемый показатель кожи удлиняемой голени увеличился на 24,9 %, а у пациентов 10-14 лет - на 7,8%. У взрослых прирост толщины кожи при дистракции составил 21,1 % (см. табл. 3). После прекращения растяжения толщина кожи удлиненной голени, по данным ультрасонографии, превышала исходный показатель у пациентов 5-8 лет на 32,7 %, пациентов 10-14 лет - на 17,3 %, а у взрослых - на 21,1 %. Это свидетельствует об адаптационных структурных перестройках и изменениях растяжимости кожи при воздействии дозированной тракции сегмента как о проявлении эффекта Илизарова. Структурные перестройки происходят во всех слоях кожи -эпидермисе, дерме и гиподерме. Утолщение кожного покрова удлиненной голени по сравнению с исходным уровнем сохранялось у пациентов всех возрастных групп и после лечения. Структурной основой таких адап-
Таблица 3 Table 3
Толщина кожи укороченной голени в процессе удлинения по данным ультрасонографии (М ± m, мм) Ultrasonography data on skin thickness in the shortened leg during lengthening (М ± m, mm)
Возраст, лет Age, years n Толщина кожи / Skin thickness
До операции Before surgical intervention Дистракция Distraction Фиксация Fixation Период лечения 1-3 года In 1-3 years after treatment
5-8 7 1,89 ± 0,11 2,36 ± 0,2* 2,81 ± 0,24* -
10-14 18 2,05 ± 0,14 2,21 ± 0,22* 2,48 ± 0,12* 2,17 ± 0,18
15-16 10 1,94 ± 0,1 2,31±0,12* 2,56 ± 0,16* 2,52 ± 0,12*
17-35 11 1,95 ± 0,14 2,67 ± 0,14* 2,47 ± 0,16* 2,52 ± 0,02*
Возраст, лет Age, years n Бедро / Hip Голень / Shin
Неспорт. / Non-athletes 22,5 ± 1,3 8 1,75 ± 0,14 (1,29:2,21) 1,15 ± 0,03 (1,06:1,24)
Медиана / Median 1,75 (1,5:2,0) 1,15 (1,1:1,2)
Спортсм. / Athlete 21,3 ± 2,8 9 2,03 ± 0,13 (1,7:2,35) 1,58 ± 0,05* (1,46:1,7)
Медиана / Median 2,05 (1,7:2,2) 1,55 (1,5:1,6)
Примечание. M ± m - среднее значение ± стандартная ошибка; * - статистическая значимость различий по критерию Манна-Уитни р < 0,05.
Note. M ± m - mean value ± mean squared error; * - statistical significance of differences according to MannWhitney test р < 0.05.
Примечание. *- статистическая значимость различий по критерию Манна-Уитни по сравнению с исходными показателями р < 0,05; М ± m
Note. * - statistical significance of differences according to Mann-Whitney test compared to initial values р < 0.05; М ± m
Таблица 4 Table 4
Толщина кожного покрова нижней конечности у неспортсменов и борцов греко-римского стиля по данным прижизненного неинвазивного тестирования, M ± m (мм) Non-invasive test data on lower limb skin thickness in non-athletes and wrestlers, M ± m (mm)
тивных реакций на механический стресс является модификация спиралевидности коллагена, переориентация коллагеновых и эластических волокон, а также активизация процессов фибриллогенеза [1].
Сопоставительный анализ структурных параметров кожи конечности в других группах с помощью ультразвуковой визуализации показал, что люди, занимающиеся силовыми видами спорта, имеют определенные морфологические особенности кожи относительно параметров у лиц контрольной группы - неспортсменов (см. табл. 4).
Выявлено статистически значимое превышение толщины кожного покрова голени у спортсменов-борцов (n = 9, р < 0,05) по сравнению с контрольной группой сверстников-неспортсменов (n = 8). Для кожи бедра прослеживается тенденция к превышению показателя толщины в группе спортсменов (р > 0,05). Обнаруженные различия свидетельствуют о связи структурных изменений кожи конечности с долговременными адаптационными влияниями, происходящими вследствие регулярных физических тренировок. M.J. Mueller, KS. Maluf (2002) предложили «теорию физического стресса» (Physical Stress
Theory), в соответствии с которой изменения относительного уровня физического напряжения вызывают предсказуемый адаптивный ответ во всех биологических тканях [13]. При высоком уровне физического стресса в коже повышаются содержание коллагена, диаметр коллагеновых волокон, толщина кожи и ее прочность.
С целью изучения влияния пространственного фактора - положения конечности при изменении угла в коленном суставе - были проведены функциональные пробы (табл. 5, 6). С этой целью тестировали механо-акустиче-ские свойства кожи голени как чувствительные характеристики состояния ткани и позволяющие оценивать анизотропные свойства кожи [1, 6] (см. табл. 5, 6).
Показатель скорости распространения ПСВ (Сх и Се) в коже удлиненной голени на этапе фиксации достоверно выше относительно исходных показателей (р < 0,01). Это касается параметров ПСВ как в разогнутом, так и в согнутом положении в коленном суставе. Наиболее выраженная трансформация акустической анизотропии в коже пораженной голени наблюдалась до начала дистрак-ции. Коэффициент анизотропии с уровня 0,98
Таблица 5 Table 5
Акустическая анизотропия в кожном покрове голени в группе с укорочением голени при сгибании в коленном суставе, M ± m (м/с) Shin skin acoustic anisotropy during knee bending in people with leg shortening, M ± m (m/s)
Разгибание в коленном суставе / Knee unbending
Период / Period n Больная голень Affected shin Интактная голень Healthy shin
Сх Сz z/x Сх Сz z/x
До лечения / Before treatment 15 75,7 i 2,8 74,1 i 3,1 0,98 7б,2 i 3,3 8G,9 i 4,4 1,1
Фиксация / Fixation s 92,5 i 3,5* 97,4 i 3,б* 1,05 82,8 i 1,9 73,7 i 3,2 0,9
12 мес. п. л. 12 months after treatment 14 73,б i 3 75,8 i 3 1,03 75,1 i 2,G 75,G i 3,7 1,0
24 мес. п. л. 24 months after treatment 1G 7б,8 i 2,4 81,8 i 4,3 1,07 74,3 i 4,7 77,5 i 4,5 1,0
Сгибание в коленном суставе / Knee bending
До лечения / Before treatment 15 б9,8 i 2,3 9G,5 i 2,б 1,3 б9,9 i 2,7 85,5 i 3,б 1,2
Фиксация / Fixation 8 9б,8 i 7,1* ÍG6 i 9,38* 1,1 75,3 i 3,79 77,2 i 4,7 1,0
12 мес. п. л. 12 months after treatment 14 73,1 i 3,9 8б,б i 2,9 1,2 б9,8 i 2,б 85,4 i 3,б 1,2
24 мес. п. л. 24 months after treatment 1G б8,4 i 2,7 8G,9 i 5,1 1,2 74,3 i 2,5 91,4 i б,б 1,2
Примечание: коэффициент z/x - соотношение скорости ПАВ в продольном и поперечном направлении; Сх и Сz - скорость ПАВ в поперечном и продольном направлении соответственно; * - статистическая значимость различий по критерию Манна-Уитни р < 0,01.
Note: z/x coefficient is a speed ratio of a surface acoustic wave in the longitudinal and transverse direction; Сх and Сz is a speed of a surface acoustic wave in the longitudinal and transverse direction respectively; * - statistical significance of differences according to Mann-Whitney test р < 0.01.
Таблица 6 Table 6
Влияние положения конечности на механо-акустическую анизотропию кожи голени у борцов-единоборцев высокой квалификации, M ± m (м/с). Effect of limb position on shin skin acoustic anisotropy in highly-skilled wrestlers, M ± m (m/s)
Возраст 18-22 года Age 18-22, n = 10 Разгибание в колен. суставе Knee unbending Сгибание в коленном суставе Knee bending
Сx Сz zIx Сx Сz zIx
Правая голень / Right shin 85,8 i 3,2 97,2 i 3,5 1,13 80,61 i 3,08 94,06 i 4,81 1,17
Станд. откл. / Standard deviation 9,6 10,6 9,24 14,44
Левая голень / Left shin 88,4 i 4,7 99,0 i 3,9 1,12 86,06 i 4,32 90,89 i 5,73 1,0б
Станд. откл. / Standard deviation 14,0 11,7 12,97 17,18
Примечание: коэффициент z/x - соотношение скорости ПАВ в продольном и поперечном направлении; Сх и Сz - скорость ПАВ в поперечном и продольном направлении соответственно.
Note: z/x coefficient is a speed ratio of a surface acoustic wave in the longitudinal and transverse direction; Сх and Сz is a speed of a surface acoustic wave in the longitudinal and transverse direction respectively.
до проведения пробы возрастал до 1,3 при сгибании в коленном суставе. Прослеживаются однонаправленные изменения - возрастание коэффициента механо-акустической анизотропии в коже удлиненной и интактной голени при сравнении до и после лечения. При изменении положения конечности распрямляются имеющиеся в коже запасные складки, переориентируются пучки коллаге-новой вязи и др. Описанная нами трансформация акустической анизотропии в коже укороченной голени при сгибании в суставе до начала дистракции свидетельствует о ее высоких пластических резервах ткани (см. табл. 5). Об изменении поверхностного натяжения кожи конечности при сгибании в локтевом суставе описано в работе [11], в которой определяли поверхностное натяжение кожи и выявили уменьшение толщины эпидермального слоя.
При проведении функциональной пробы со сгибанием в коленном суставе в группе борцов-единоборцев существенных изменений коэффициента анизотропии не наблюдалось (см. табл. 6).
У этой же группы спортсменов обнаружено превышение толщины кожи нижней конечности по сравнению с показателем в контрольной группе, что связано с адаптивными структурными изменениями в результате
многолетних регулярных тренирующих воздействий - физического стресса. В литературе отмечается другая физиологическая особенность функционирования кожного покрова у спортсменов - нарушение кожного барьера, которую авторы связывают с большими физическими нагрузками, сопровождающимися увеличением потоотделения [10].
Заключение. Таким образом, в нашем исследовании выявлена возрастная зависимость показателей толщины и растяжимости кожи врожденно-укороченной голени в условиях влияния механического стресса - пролонгированного растяжения. Структурной основой таких адаптивных реакций на механический стресс является модификация спи-ралевидности коллагена, переориентация кол-лагеновых и эластических волокон, а также активизация процессов фибриллогенеза.
Превышение толщины кожного покрова бедра и голени в группе спортсменов относительно показателей у неспортсменов свидетельствует о структурной адаптации ткани в ответ на регулярный физический стресс. Пластические свойства кожи нижней конечности укороченной голени до воздействия дистрак-ции связаны с высокими резервными возможностями ткани, выявленными при выполнении функциональной пространственной пробы.
Литература / References
1. Шевцов В.И., Гребенюк Л.А., Попков А.В., Гребенюк Е.Б. Динамика акустических свойств покровных тканей и содержание гидроксипролина при оперативном лечении врожденных аномалий конечностей. Вестник РАМН. 2009. № 6. С. 37-42. [Shevtsov V.I., Grebenyuk L.A., Popkov A.V., Grebenyuk E.B. [Dynamics of the Acoustic Properties of Integumentary Tissues and the Content of Hydroxyproline in the Surgical Treatment of Congenital Anomalies of the Limbs]. Vest-nik RAMN [Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences], 2009, no. 6, pp. 37-42. (in Russ.)]
2. Bird J.A., Sanchez-Borges M., Ansotegui I.J., Ebisawa M., Ortega Martell J.A. Skin
as an Immune Organ and Clinical Applications of Skin-Based Immunotherapy. World Allergy Organ J, 2018, vol. 11 (1), 38 p. DOI: 10.1186/s40413-018-0215-2. eCollection 2018
3. Braun T., Kahanov L. Community-Associated Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus Infection Rates and Management among Student-Athletes. Med Sci Sports Exerc, 2018, vol. 50 (9), pp. 1802-1809. DOI: 10.1249/MSS.0000000000001649
4. D^browska A.K., Spano F., Derler S., Adlhart C., Spencer N.D., Rossi R.M. The Relationship Between Skin Function, Barrier Properties, and Body-Dependent Factors. Skin Res Technol, 2018, vol. 24 (2), pp. 165-174. DOI: 10.1111/srt.12424. Epub 2017 Oct 23
5. Engebretsen K.A., Johansen J.D., Kezic S., Linneberg A., Thyssen J.P. The Effect of Environmental Humidity and Temperature on Skin Barrier Function and Dermatitis. J Eur Acad Dermatol Ve-nereol, 2016, vol. 30 (2), pp. 223-249. DOI: 10.1111/jdv.13301. Epub 2015 Oct 8
6. Grebenyuk L.A., Grebenyuk E.B. Express Diagnosis of Mechano-Biological Limb Skin Condition During Prolonged Dosed Stretching in Orthopedics. In book: Biomechanics and Biomaterials in Orthopedics (Editors: Poitout, Dominique G. (Ed.). - 2nd edition. Springer-Verlag-London, 2016, pp. 241-251. DOI: 10.1007/978-1-84882-664-9_21
7. Kalra A., Lowe A., Jumaily A.Al. An Overview of Factors Affecting the Skin's Young's Modulus. J Aging Sci, 2016, vol. 4 (2), 156 p. DOI: 10.4172/2329-8847.1000156
8. Kruglikov I.L., Scherer P.E. Skin Aging as a Mechanical Phenomenon: The Main Weak Links. Nutr Healthy Aging, 2018, vol. 4 (4), pp. 291-307. DOI: 10.3233/NHA-170037
9. Kruglikov I.L., Scherer P.E. General Theory of Skin Reinforcement. PLoS One, 2017, vol. 12 (8), e0182865. DOI: 10.1371/journal.pone.0182865. eCollection 2017.
10. Luebberding S., Kolbe L., Kerscher M. Influence of Sportive Activity on Skin Barrier Function: a Quantitative Evaluation of 60 Athletes. Int J Dermatol, 2013, vol. 52 (6), pp. 745-749. DOI: 10.1111/j. 1365-4632. 2012.05852.x. Epub 2013 Mar 14.
11. Maiti R., Gerhardt L.C., Lee Z.S. et al. In Vivo Measurement of Skin Surface Strain and SubSurface Layer Deformation Induced by Natural Tissue Stretching. JMech Behav Biomed Mater, 2016, vol. 62, pp. 556-569. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2016.05.035. Epub 2016 Jun 5.
12. Many P.S. Preventing Community-Associated Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus Among Student Athletes. JSch Nurs, 2008, vol. 24 (6), pp. 370-378. DOI: 10.1177/1059840508326448
13. Mueller M.J., Maluf K.S. Tissue Adaptation to Physical Stress: A Proposed "Physical Stress Theory" to Guide Physical Therapist Practice, Education, and Research. Physical Therapy, 2002, vol. 82, iss. 4, pp. 383-403. DOI: 10.1093/ptj/82.4.383
14. Pedersen L., Jemec G.B. Mechanical Properties and Barrier Function of Healthy Human Skin. Acta Derm Venereol, 2006, vol. 86(4), pp. 308-311. DOI: 10.2340/00015555-0080
15. Redziniak D.E., Diduch D.R., Turman K. et al. Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus (MRSA) in the Athlete. Int J Sports Med, 2009, vol. 30 (8), pp. 557-562. DOI: 10.1055/s-0029-1214382. Epub 2009 May 25.
16. Shah N., Cain G., Naji O., Goff J. Skin Infections in Athletes: Treating the Patient, Protecting the Team. JFam Pract, 2013, vol. 62 (6), pp. 284-291.
17. Singh B., Maibach H. Climate and Skin Function: an Overview. Skin Res Technol, 2013, vol. 19 (3), pp. 207-212. DOI: 10.1111/srt.12043. Epub 2013 Mar 25.
18. Svoboda M., Bilkova Z., Muthny T. Could Tight Junctions Regulate the Barrier Function of the Aged Skin? JDermatolSci, 2016, vol. 81(3), pp. 147-152. DOI: 10.1016/j.jdermsci.2015.11.009. Epub 2015 Nov 28.
19. Waller J.M., Maibach H.I. Age and Skin Structure and Function, a Quantitative Approach (I): Blood Flow, pH, Thickness, and Ultrasound Echogenicity. Skin Res Technol, 2005, vol. 11 (4), pp. 221-235. DOI: 10.1111/j.0909-725X.2005.00151.x
Гребенюк Людмила Александровна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории гнойной остеологии, Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г. А. Илизарова. 640014, г. Курган, ул. Марии Ульяновой, 6. E-mail: gla2000@yandex.ru, ORCID: 0000-0003-0812-8861.
Грязных Андрей Витальевич, доктор биологических наук, профессор кафедры теории и методики физического воспитания, Югорский государственный университет. 628012, Ханты-Мансийский автономный округ - Югра, г. Ханты-Мансийск, ул. Чехова, 16. E-mail: anvit-2004@ mail.ru, ORCID: 0000-0003-0727-9529.
Кучин Роман Викторович, кандидат биологических наук, проректор по учебной работе, доцент теории и методики физического воспитания, Югорский государственный университет. 628012, Ханты-Мансийский автономный округ - Югра, г. Ханты-Мансийск, ул. Чехова, 16. E-mail: r_kuchin@ugrasu.ru, ORCID: 0000-0002-5478-4846.
Корюкин Дмитрий Анатольевич, кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой физической культуры и спорта, Курганский государственный университет. 640020, г. Курган, ул. Советская, 63, стр. 4. E-mail: krjukin.dimn@mail.ru, ORCID: 0000-0001-7815-5676.
PHYSIOLOGICAL ASPECTS OF SKIN COVER AS ADAPTATION IN RESPONSE TO VARIOUS FACTORS
L.A. Grebenyuk1, gla2000@yandex.ru, ORCID: 0000-0003-0812-8861, A.V. Griaznykh2, anvit-2004@mail.ru, ORCID: 0000-0003-0727-9529, R.V. Kuchin2, r_kuchin@ugrasu.ru, ORCID: 0000-0002-5478-4846, D.A. Koryukin3, krjukin.dimn@mail.ru, ORCID: 0000-0001-7815-5676
1Russian Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology & Orthopaedics, Kurgan, Russian Federation,
2Ugra State University, Khanty-Mansiysk, Russian Federation, 3Kurgan State University, Kurgan, Russian Federation
Aim. The article deals with the study of lower limb skin elasticity, acoustic anisotropy, and structure in response to its prolonged stretching in people with inborn limb shortening and highly-skilled Greco-Roman wrestlers. Materials and methods. The study involved people with inborn limb shortening aged 7-35 years (1st group), highly skilled Greco-Roman wrestlers (2nd group), and their peers not engaged in the sport (3rd group). We assessed the elasticity and thickness of shin skin during distraction and after treatment. The effect of leg position on the acoustic anisotropy of the skin was studied by using the ASA acoustic analyser. Skin structure was studied non-invasively by using medical ultrasound. Results. We established age-related dependency of skin elasticity in the affected shin: before distraction, this parameter achieved its maximum of 2.1 % in the first group in participants aged 12-14 years. After treatment maximum values were revealed in participants aged 7-8 years. Distraction resulted in the expected decrease in elasticity. In the group of teenagers, elasticity decreased by 11.1 times by the 45 day of distraction and was equal 0.02 ± 0.01 %. In adults, distraction was equal 0.10 ± 0.06 % by the 60th day. The approximation of this parameter for shin skin depending on age is described by a polynomial equation and, after equalizing the length of the lower limbs, by a linear equation. According to medical ultrasound data, skin thickness in the lengthened shin increased significantly at all stages of treatment. The increase in skin thickness was registered in wrestlers compared to non-athletes. Conclusion. Mechanical impact (distraction) and physical stress (regular sports activity) provoke the structural and functional adaptation of lower limb skin. Position change results in the transformation of acoustic anisotropy.
Keywords: skin, adaptation, elasticity, anisotropy, lower limb shortening, Ilizarov leg lengthening, wrestlers, skin structure.
Поступила в редакцию 7 апреля 2019 г.
DOI: 10.14529/hsm190215
Received 7 April 2019
ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ
FOR CITATION
Физиологические аспекты кожного покрова человека как проявление адаптации под влиянием различных факторов / Л.А. Гребенюк, А.В. Грязных, Р.В. Кучин, Д.А. Корюкин // Человек. Спорт. Медицина. - 2019. -Т. 19, № 2. - С. 117-124. БС>1: 10.14529^ш190215
Grebenyuk L.A., Griaznykh A.V., Kuchin R.V., Koryukin D.A. Physiological Aspects of Skin Cover as Adaptation in Response to Various Factors. Human. Sport. Medicine, 2019, vol. 19, no. 2, pp. 117-124. (in Russ.) DOI: 10.14529/hsm190215
