Голосовые складки

Голосовые складки расположены в гортани на верхушке трахеи. Сзади они прикреплены к черпаловидным хрящам, спереди — к щитовидному хрящу посредством связки Бройля. Являются частью голосовой щели. Их наружные края соединены с мышцами гортани, а внутренние формируют отверстие — rima glottidis. Складки образованы эпителием, но содержат немного мышечных волокон, в частности голосовую мышцу, которая натягивает переднюю часть связки у щитовидного хряща. Это плоские треугольные полосы перламутрово-белого цвета. Над каждой стороной голосовой щели расположены две преддверные складки (ложные голосовые складки), между которыми имеется небольшой мешочек.

Голосовые складки иногда называют «истинными», чтобы отличить их от «ложных» — преддверных или вестибулярных складок. Это пара толстых складок слизистой оболочки, защищающих и расположенных чуть выше более деликатных истинных складок. Они играют минимальную роль в обычной фонации, но часто используются для создания глубоких тембров в тибетском пении и тувинском горловом пении^[2], а также в музыкальном скриминге и стиле гроулинга^[3].

Голосовые складки состоят из парных складок трёх различных тканей: наружного слоя плоских клеток без образования кератина (плоский эпителий), под которым находится поверхностный слой ламины проприа — гелеобразный слой, обеспечивающий вибрацию и образование звука. Глубочайший слой образуют голосовая и щиточерпаловидная мышцы. Складки покрыты слизистой оболочкой и натянуты горизонтально от задней к передней части гортани.

Размеры голосовых складок различаются у мужчин и женщин. У взрослых мужчин голос обычно ниже из-за большей длины и толщины складок. У мужчин длина голосовых складок составляет 1,75–2,5 см, у женщин — 1,25–1,75 см^[4]. У детей голосовые складки значительно короче. Различия в длине и толщине между мужчинами и женщинами обусловливают различия в высоте голоса. Генетические факторы также вызывают вариации внутри одной группы пола, что позволяет классифицировать голоса по типам голоса.

У новорождённых ламина проприа однородна, состоит из одного слоя и не содержит голосовой связки^[5]. Она состоит из основного вещества (гиалуроновая кислота, фибронектин), фибробластов, эластических и коллагеновых волокон. Волокнистые компоненты редки, что делает структуру рыхлой, а содержание гиалуроновой кислоты (ГК) высоким.

ГК — крупный, отрицательно заряженный гликозаминогликан, обладающий высокой гидрофильностью, что придаёт ей вязкоупругие и амортизирующие свойства, важные для биомеханики голоса^[6]. Вязкость и эластичность критичны для голосообразования. Было показано, что удаление гиалуроновой кислоты снижает жёсткость голосовых складок на 35%, но увеличивает их динамическую вязкость на 70% при частотах выше 1 Гц^[7]. Новорождённые плачут в среднем 6,7 часа в сутки в первые 3 месяца, с устойчивой высотой 400–600 Гц и средней продолжительностью плача 2 часа в день^[8]. Подобное воздействие на голосовые складки взрослого быстро приводит к отёку и афонии. Высокое содержание ГК у новорождённых связано с их способностью к длительному плачу^[8]. Эти особенности также объясняют невозможность артикуляции звуков у новорождённых, помимо отсутствия голосовой связки. Слоистая структура, необходимая для фонации, формируется в детстве и завершается к подростковому возрасту^[5]

Фибробласты в пространстве Рейнке у новорождённых незрелые, имеют овальную форму и крупное ядро. Коллагеновые и ретикулярные волокна редки, что подчёркивает незрелость ткани.

У младенцев многие волокнистые компоненты тянутся от макулы флава к пространству Рейнке. Фибронектин, обильный в пространстве Рейнке, служит матрицей для ориентации коллагеновых волокон и формирования эластической ткани.^[5] Эластические волокна в младенчестве редки и незрелы, состоят в основном из микрофибрилл. Фибробласты в пространстве Рейнке у младенцев веретенообразные, но всё ещё малочисленны и малоактивны.

У детей ламина проприа состоит из одного слоя, в отличие от трёх у взрослых, и не содержит голосовой связки. Она появляется примерно к 4 годам. Между 6 и 12 годами формируются два слоя, а зрелая трёхслойная структура появляется к концу подросткового возраста. Вибрация голосовых складок определяет форманты, поэтому наличие или отсутствие слоёв влияет на их количество у детей и взрослых. У женщин голос ниже детского на три тона и содержит 5–12 формантов, у детей — 3–6.

Длина голосовой складки при рождении — 6–8 мм, к подростковому возрасту — 8–16 мм. У младенцев складка наполовину мембранозная (передняя часть голосовой щели) и наполовину хрящевая (задняя часть), у взрослых — примерно 3/5 мембранозная и 2/5 хрящевая.

Половое созревание длится 2–5 лет, обычно между 12 и 17 годами. В этот период изменение голоса регулируется половыми гормонами. У девочек мышца голосовой складки слегка утолщается, но остаётся гибкой и узкой, а слизистая дифференцируется на три слоя. Железистая слизистая становится зависимой от эстрогенов и прогестерона. Эстрогены вызывают гипертрофию и пролиферацию слизистой, уменьшая её шелушение, а прогестерон — ускоряет десквамацию и снижает секрецию, вызывая «менструальный цикл» в эпителии голосовой складки.

Тестостерон, выделяемый яичками, вызывает изменения хрящей и мускулатуры гортани у мальчиков, а также у некоторых других групп при введении андрогенов. У женщин андрогены выделяются корой надпочечников и яичниками, при высоких концентрациях вызывают необратимую маскулинизацию. Андрогены ответственны за переход детского голоса к взрослому мужскому, и эти изменения необратимы без хирургического вмешательства, например, Феминизирующая ларингопластика. Кадык (ларингеальное возвышение), содержащий голосовые складки, становится заметным, складки удлиняются и округляются, эпителий утолщается с формированием трёх слоёв в ламине проприа.^[9] Эти изменения также необратимы без операции, однако кадык может быть уменьшен с помощью трахеального бритья или феминизирующей ларингопластики.

У взрослых голосовые складки — парные структуры длиной 12–24 мм и толщиной 3–5 мм, расположенные в гортани над трахеей, вибрируют и соприкасаются при фонации^[10]. Гистологически состоят из пяти слоёв: мышца голосовая (основная часть), покрытая слизистой (эпителий и ламина проприа). Последняя делится на три слоя: поверхностный, промежуточный и глубокий^[11][12]. Поверхностный слой содержит мало эластических и коллагеновых волокон, промежуточный — преимущественно эластические, глубокий — больше коллагеновых^[11]

С возрастом содержание эластина в ламине проприа увеличивается, что снижает её растяжимость из-за ветвления волокон. Это способствует формированию зрелого голоса, пригодного для оперного пения.^[13].

Внеклеточный матрикс ламины проприа состоит из коллагена, эластина и межуточных молекул, таких как гиалуроновая кислота^[12]. Содержание и распределение этих компонентов зависит от возраста и пола, поддерживается фибробластами^[12][14].

Структура голосовых складок у взрослых значительно отличается от таковой у новорождённых. Переход от однородного слоя к трёхслойной структуре изучен недостаточно, но известно, что к 7 годам формируется трёхслойная структура по клеточному составу, а к 13 годам — по волокнистому^{[5][15][16][17]}.

Макулы флава расположены на переднем и заднем концах мембранозной части голосовых складок^[18]. Они состоят из фибробластов, основного вещества, эластических и коллагеновых волокон и играют важную роль в росте, развитии и старении голосовых складок.

Вязкоупругие свойства ламины проприа необходимы для вибрации голосовых складок и зависят от состава и структуры внеклеточного матрикса. У взрослых складки имеют слоистую структуру, у новорождённых — однородную. Гиалуроновая кислота играет ключевую роль в биомеханике складок, обеспечивая оптимальную вязкость и жёсткость для фонации^[7]. Механические воздействия (фонация) стимулируют фибробласты к синтезу компонентов матрикса^[19].

Гормоны также играют важную роль в созревании голосовых складок, влияя на рост, дифференцировку и функцию тканей через внутриклеточные рецепторы^[20]. В гортани обнаружены рецепторы к андрогенам, эстрогенам и прогестерону, их распределение зависит от возраста и пола^[21]. Менструация также влияет на голос, что особенно важно для певиц^[20].

В пожилом возрасте поверхностный слой ламины проприа истончается. У женщин слизистая утолщается, у мужчин промежуточный слой атрофируется, а глубокий утолщается из-за увеличения коллагена. Мышца голосовая атрофируется у обоих полов. Большинство нарушений голоса у пожилых связано с заболеваниями, а не только с физиологическим старением^[22][23].

Гортань — основной (но не единственный) источник звука при речи, генерируя звук за счёт ритмического открытия и закрытия голосовых складок. Для осцилляции складки сближаются, под ними накапливается давление, которое раздвигает их снизу вверх, вызывая волнообразное движение и передачу энергии тканям^[24]. При правильных условиях осцилляция поддерживается, звук возникает в результате «нарезки» потока воздуха на пучки звуковых волн^[25].

Воспринимаемая высота голоса определяется прежде всего основной частотой, зависящей от длины, размера и натяжения складок: у мужчин — около 125 Гц, у женщин — 210 Гц, у детей — более 300 Гц. Глубинная кимография^[26] позволяет визуализировать сложные движения складок.

Голосовые складки создают звук, богатый гармониками. Гармоники возникают при столкновениях складок, рециркуляции воздуха и других механизмах. Некоторые певцы могут выделять отдельные гармоники, создавая эффект обертонального пения или горлового пения, как в традиции тувинцев.

Большинство поражений голосовых складок возникает в их покрове. При фонотравме или привычной гиперфункции (напряжённая фонация) белки базальной мембраны могут разрываться, вызывая повреждения в виде узелков или полипов, увеличивающих массу и толщину покрова. Плоский эпителий передней части голосовой щели — частое место развития рака гортани у курильщиков.

Патология голоса — отёк Рейнке — возникает при аномальном накоплении жидкости в поверхностном слое ламины проприа (пространстве Рейнке). Слизистая становится дряблой, с избыточной подвижностью, напоминающей «свободный носок»^[27]. Увеличение массы складок снижает основную частоту при фонации.

Заживление — естественный процесс регенерации тканей, включающий воспаление, пролиферацию и ремоделирование^[28]. Повреждения голосовых складок могут быть вызваны хронической нагрузкой, химическим, термическим и механическим воздействием (курение, рак, операции). Узелки, полипы и отёк также вызывают нарушения фонации^[29].

Любое повреждение вызывает заживление с дезорганизацией коллагена и формированием рубца.^{[30][31][32][33]} Рубцевание может привести к деформации края складки, нарушению вязкости и жёсткости^[34]. Пациенты с рубцом жалуются на повышенную утомляемость, одышку и дисфонию^[30]. Рубцевание голосовых складок — одна из самых сложных проблем для оториноларингологов.