Manuscrito
A pesar de todo lo que se sabe de décadas de investigación, el disco intervertebral sigue siendo un enigma. Es una entidad única y notable y quizás el único aspecto que es responsable de gran parte de su misterio es que una estructura tan grande es capaz de sobrevivir y funcionar bajo las condiciones fisiológicas más difíciles. Los discos de la columna vertebral humana son las estructuras no vascularizadas más grandes del cuerpo, y en la más grande de ellas (en la columna lumbar) algunas células pueden estar a 20 mm del suministro de sangre directo más cercano. Sin embargo, a pesar de su aparente resistencia, las células residentes no son inmortales. No es raro que los discos muestren signos de deterioro a la edad de 25 años y es en este sentido que la placa terminal vertebral juega un papel importante.Los discos
son estructuras aproximadamente cilíndricas que varían en tamaño y forma progresivamente desde la región cervical hasta la lumbar. Todos ellos comprenden un núcleo pulposo central bien hidratado que está rodeado por las láminas colagenosas firmes pero flexibles del anillo fibroso . En los extremos craneales y caudales de cada disco se encuentran las placas terminales que separan el hueso vertebral del propio disco y evitan que el núcleo altamente hidratado abombe en las vértebras adyacentes. Las placas terminales también absorben la considerable presión hidrostática que resulta de la carga mecánica de la columna vertebral . Las placas finales son típicamente de menos de 1 mm de espesor, y aunque esto varía considerablemente en el ancho de cualquier disco individual, tienden a ser más delgadas en la región central adyacente al núcleo .
Las placas terminales son identificables desde una etapa embrionaria temprana y tienen un componente óseo y un componente de cartílago hialino . El componente cartilaginoso parece generar gran interés, ya que persiste a lo largo de la maduración normal, mientras que las vértebras adyacentes sufren osificación. Se compone de un gel de moléculas de proteoglicano hidratadas reforzadas por una red de fibrillas de colágeno. A diferencia del cartílago articular de las articulaciones sinoviales , las fibrillas de colágeno no conectan la placa terminal directamente con el hueso vertebral, aunque la placa terminal tiene contacto íntimo con el disco a través de las láminas del anillo interior . Una red de vasos sanguíneos microscópicos penetra en las placas terminales durante el desarrollo de la columna vertebral en crecimiento, principalmente para proporcionar nutrición al disco, antes de desaparecer alrededor del momento de la madurez esquelética . Aparte de un suministro vascular escaso en las láminas externas de los discos anulares maduros, dependen casi totalmente de la difusión de solutos esenciales a través de las placas terminales para la nutrición y el intercambio metabólico .
La composición bioquímica de las placas terminales, desde la normalidad hasta el espectro de condiciones degenerativas, ha sido ampliamente documentada . De las varias especies de colágeno presentes en el disco, se cree que el tipo X es el más importante en la placa final, ya que es un marcador de condrocitos hipertróficos y está involucrado en la calcificación . Además, se ha demostrado que la inactivación de un alelo del gen Colágeno II en ratones jóvenes conduce a niveles más bajos de glucosaminoglócico en las placas terminales y placas terminales más gruesas e irregulares que se calcifican prematuramente .
Las moléculas de proteoglicano dentro de la matriz son críticas para el control del transporte de solutos y el mantenimiento del contenido de agua, en particular en todo el disco, y el agotamiento de los proteoglicanos del cartílago de la placa terminal se asocia con la pérdida de proteoglicanos del núcleo . Por lo tanto, se deduce que la pérdida de proteoglicanos en última instancia conduciría a la degeneración del disco . Las alteraciones en la bioquímica del disco, particularmente en la placa terminal, durante la fase de crecimiento esquelético también pueden estar involucradas en el desarrollo de la escoliosis .
Se ha prestado mucha atención a la comprensión de los aspectos de la nutrición del disco y los procesos generales asociados con el metabolismo del disco. Los estudios in vitro que utilizan pequeñas moléculas de tinte han demostrado que los márgenes laterales de la placa terminal cerca del borde vertebral son relativamente impermeables en comparación con la porción central o el anillo completo . Estudios cuantitativos con muestras de autopsia humana han demostrado que la permeabilidad de la placa terminal se debe a que los vasos sanguíneos microscópicos en la placa central son más numerosos que en los márgenes del disco . Esta red vascular se ha demostrado utilizando técnicas de inyección simples y muestra que la difusión de pequeños solutos de estos vasos es el mecanismo principal para la transferencia de nutrientes al disco . El proceso, sin embargo, es selectivo basado enteramente en el tamaño molecular y la carga iónica de las moléculas involucradas. La carga neta negativa del núcleo conferida por la alta concentración de proteoglicanos en el núcleo permite el paso de iones positivos como sodio y calcio y moléculas sin carga como glucosa y oxígeno, al tiempo que impide el movimiento de iones cargados negativamente como sulfato y cloruro y macromoléculas como inmunoglobulinas y enzimas. La importancia de la placa terminal en el metabolismo del disco ha sido confirmada por una variedad de técnicas de laboratorio .
Al alcanzar la madurez esquelética, el cartílago de la placa final sufre una remodelación sustancial, lo que resulta en una mineralización extensa que finalmente se reabsorbe y se reemplaza por hueso verdadero . Es importante destacar que este nuevo tejido probablemente impide la difusión hasta ahora crítica y el intercambio de nutrientes entre la médula vertebral y el disco . Los pequeños vasos sanguíneos dentro de la placa final también se borran por esta calcificación, limitando aún más el intercambio de nutrientes vitales.
Quizás sorprendentemente, la placa final puede revascularizarse después de la madurez en algunas especies en condiciones normales y patológicas. En este último estudio, la revascularización, presumiblemente un intento de reparación de tejidos, no fue capaz de revertir la inevitable cascada de degeneración causada por la interrupción anular. La creación de vasos sanguíneos en la placa final se produce mediante la activación de las enzimas metaloproteinasa degradante de la matriz (MMP), que normalmente se mantienen en forma latente mediante inhibidores tisulares .
El flujo sanguíneo en la región de las placas terminales no es completamente pasivo, ya que hay receptores muscarínicos presentes que pueden influir en la nutrición del disco en condiciones fisiológicas alteradas . Estudios adicionales han identificado fibras nerviosas y vasos sanguíneos en las placas terminales y hueso subcondral en discos degenerados, lo que sugiere que la reparación de tejidos puede estar asociada con dolor de espalda .
Los cambios morfológicos en las placas terminales se observan generalmente con la edad avanzada, pero también son evidentes en asociación con cambios patológicos en el núcleo y el anillo en etapas avanzadas de la enfermedad degenerativa del disco . Los primeros cambios microscópicos observados son fisuras y hendiduras a lo largo de la placa final en el plano horizontal con muerte ocasional de condrocitos. No es inusual ver vasos sanguíneos invasores con osificación de placa ósea adyacente. Eventualmente, el cartílago es superado por la osificación. Si todavía está razonablemente sano, el núcleo llena los vacíos creados a medida que los vasos sanguíneos perforan la placa final, aunque estos defectos no rompen la placa final ósea. En la quinta década, se observa que el material nuclear sobresale en la médula vertebral con esclerosis ósea focal como resultado de la remodelación activa. A menudo, el cartílago se pierde por completo. En un modelo animal de espondilólisis, se observó degeneración discal, incluida la pérdida de la placa terminal, acompañada de un aumento de la apoptosis de los condrocitos de la placa terminal, lo que indica la posible participación de la muerte celular programada en la degeneración discal relacionada con la edad .
El modelado teórico de elementos finitos concuerda con observaciones microscópicas detalladas de que la placa terminal es susceptible a fallas mecánicas, casi sin excepción en el punto de unión al hueso subcondral y presumiblemente debido a la mala unión de las fibrillas de colágeno al hueso como se mencionó anteriormente . Los estudios de autopsia también muestran que partes de la placa terminal pueden separarse del cuerpo vertebral y herniarse del disco junto con las fibras anulares unidas . Parece que el punto en el que las fibras anulares se insertan en el cuerpo vertebral en la vecindad del anillo epifisario es inherentemente débil, y parece más que coincidencia que este es un sitio común para la fractura en adolescentes . Los estudios experimentales con espinas de cerdos adolescentes han reproducido hallazgos similares después de la compresión mecánica . Cabe señalar que este patrón de lesión es bastante diferente del que se observa en la columna vertebral adulta, donde la placa terminal y el hueso trabecular adyacente están comprometidos .
El defecto de placa terminal más común observado es probablemente el nodo de Schmorl, que es una protuberancia vertical del contenido del núcleo en el cuerpo vertebral adyacente . Los ganglios de Schmorl se ven en más del 70% de las espinas en la autopsia con la misma frecuencia por encima y por debajo de la edad de 50 años, lo que sugiere que aparecen relativamente temprano en la vida . El hecho de que sean el doble de comunes en hombres de hasta 59 años de edad sugiere que ocurren como resultado de un trauma ocupacional. Curiosamente, sin embargo, hay un cambio de género después de los 60 años de edad y son el doble de comunes en las mujeres. Esto ocurre en un momento en que es más probable que el disco se rompa debido a cambios, como la osteoporosis, que generalmente se asocian con la edad avanzada. En cualquier caso, los discos con nodos de Schmorls son más degenerados que otros discos a una edad temprana .
Exactamente lo que causa la formación de los nodos de Schmorl sigue siendo un misterio. Parece haber pocas dudas de que comienzan como pequeños defectos y, por lo tanto, no siempre se ven con tanta frecuencia en las radiografías clínicas como en la autopsia . Se vuelven más evidentes radiológicamente a medida que el prolapso nuclear resulta en una reducción de la altura del disco y una tapa cartilaginosa y, finalmente, se forma un hueso nuevo alrededor del prolapso. Aunque la mayoría de las placas terminales no muestran ninguna evidencia de perforaciones naturales, Schmorl sugirió que estas lesiones surgen de puntos débiles focales causados por cartílago degenerado . En ausencia de trauma directo o destrucción resultante de la afectación neoplásica, las placas terminales están intactas y generalmente se asume que el tejido cicatricial que permanece después del cierre de los pequeños canales vasculares en la columna vertebral en desarrollo permite la protrusión a través de estos puntos débiles . Puede ser significativo que las muestras con ganglios de Schmorl tengan significativamente más contactos medulares en las placas terminales, lo que sugiere que estas lesiones pueden contribuir a una patología adicional, como la enfermedad de Scheuermann, en la que ocupan un lugar destacado.
Aunque sería completamente erróneo sugerir que la degeneración del disco en sí es la única causa del dolor de espalda, sería ingenuo ignorar la fuerte correlación que existe entre las dos entidades. Como resultado de los emocionantes desarrollos en el campo de la investigación de la columna vertebral, ahora somos más conscientes que nunca de los procesos celulares que ocurren en la degeneración del disco, y a medida que entramos en la emocionante era de la «medicina regenerativa» o los «tratamientos biológicos», hay un interés creciente e incluso una expectativa de que las enfermedades degenerativas puedan tratarse con una «bala mágica».
Los tratamientos que podrían estar disponibles para la regeneración de las placas finales en particular son numerosos y diversos, y de hecho la mayoría se están considerando en el contexto del disco en su conjunto debido a las complejas interacciones entre los componentes individuales del disco. Tales enfoques incluyen el uso de proteínas recombinantes, citocinas o factores de crecimiento , terapia molecular , técnicas de transferencia de genes , terapia celular . Estos temas separados son tan detallados que cualquier intento de resumirlos en unos pocos párrafos no les haría justicia. En su lugar, se remite al lector a la literatura completa (incluidas las revisiones mencionadas anteriormente) que contiene muchos documentos excelentes sobre cada tema.
La mayoría de estos conceptos apenas han progresado de las pruebas in vitro y, como tales, es poco probable que tengan una aplicación clínica práctica en un futuro cercano. Esto no es una crítica de estas obras. Por el contrario, es una advertencia cautelosa de que pueden pasar muchos años antes de que veamos los resultados de ensayos conducidos adecuadamente que evalúen su eficacia clínica. Siendo realistas, estos tratamientos no revertirán completamente el proceso degenerativo, pero pueden ofrecer el potencial de detener o, al menos, retrasar las consecuencias inevitables. La clave de este enfoque será identificar objetivos adecuados, ya sean genes, moléculas bioactivas, tipos de células particulares o, lo que es más importante, el paciente. Los receptores de estos tratamientos deberán seleccionarse cuidadosamente, ya que hay pruebas convincentes de que factores tan diversos como la genética, el consumo de cigarrillos, la ocupación y la inmovilización, influyen en el metabolismo de las células del disco a través de la difusión de la placa terminal y, por lo tanto, en la nutrición de las células. Será igualmente importante asegurarse de que las células del disco sobrevivan y funcionen adecuadamente para obtener el máximo beneficio de dichos tratamientos.
La degeneración del disco es un problema complejo que involucra una miríada de factores, de los cuales la placa final es solo un ejemplo. Una cuidadosa investigación incremental está desentrañando lentamente sus misterios y hay razones para ser optimistas de que algún día habrá tratamientos disponibles para abordar los problemas universales asociados con el dolor de espalda.