manuskrypt
pomimo tego wszystkiego, co znane jest z dziesięcioleci badań, krążek międzykręgowy pozostaje zagadką. Jest to wyjątkowy i niezwykły byt i być może jednym aspektem, który jest odpowiedzialny za większość jego tajemnicy, jest to, że tak duża struktura jest w stanie przetrwać i funkcjonować w najtrudniejszych warunkach fizjologicznych. Krążki ludzkiego kręgosłupa są największymi unaczynionymi strukturami w ciele, a w największej z nich (w odcinku lędźwiowym kręgosłupa) niektóre komórki mogą znajdować się w odległości 20 mm od najbliższego bezpośredniego dopływu krwi. Pomimo ich pozornej odporności, komórki rezydujące nie są nieśmiertelne. Nie jest niczym niezwykłym, że dyski wykazują oznaki pogorszenia w wieku 25 lat i pod tym względem płyta końcowa kręgu odgrywa ważną rolę.
dyski są w przybliżeniu cylindrycznymi strukturami, które stopniowo zmieniają rozmiar i kształt od odcinka szyjnego do odcinka lędźwiowego. Wszystkie one składają się z dobrze uwodnionego centralnego jądra miażdżystego, otoczonego twardymi, ale elastycznymi kolagenowymi lamelami pierścienia włóknistego . Na czaszkowych i ogonowych końcach każdego dysku znajdują się płyty końcowe, które oddzielają kość kręgową od samego dysku i zapobiegają wybrzuszeniu jądra silnie uwodnionego do sąsiednich kręgów. Płyty końcowe absorbują również znaczne ciśnienie hydrostatyczne, które wynika z mechanicznego obciążenia kręgosłupa . Płytki końcowe są zwykle mniej niż 1 mm grubości, i chociaż różni się to znacznie w całej szerokości pojedynczego dysku, wydają się być najcieńsze w Regionie Centralnym przylegającym do jądra .
płytki końcowe są rozpoznawalne od wczesnego stadium embriologicznego i mają kostny, jak również hialinowy Składnik chrząstki . Składnik chrząstki wydaje się generować duże zainteresowanie, ponieważ utrzymuje się w trakcie normalnego dojrzewania, podczas gdy sąsiednie kręgi przechodzą kostnienie. Zawiera żel uwodnionych cząsteczek proteoglikanów wzmocnionych siecią włókien kolagenowych. W przeciwieństwie do chrząstki stawowej stawów maziowych włókna kolagenowe nie łączą się z płytką końcową bezpośrednio do kości kręgowej, chociaż płyta końcowa ma intymny kontakt z dyskiem przez lamele wewnętrznego pierścienia . Sieć mikroskopijnych naczyń krwionośnych przenika przez płytki końcowe podczas rozwoju rosnącego kręgosłupa, głównie w celu zapewnienia pożywienia dla dysku, zanim zniknie w czasie dojrzałości szkieletu . Oprócz niewielkiej podaży naczyniowej w zewnętrznych lamelach pierścienia Dojrzałe dyski są prawie całkowicie zależne od dyfuzji niezbędnych substancji rozpuszczonych na płytkach końcowych w celu odżywiania i wymiany metabolicznej .
biochemiczny skład płytek końcowych, od normalności po spektrum Stanów zwyrodnieniowych, został szeroko udokumentowany . Spośród kilku gatunków kolagenu obecnego w krążku typu X jest uważany za najważniejszy w płytce końcowej, ponieważ jest markerem przerostowych chondrocytów i bierze udział w zwapnieniu . Co więcej, wykazano, że inaktywacja jednego allelu genu kolagenu II u młodych myszy prowadzi do obniżenia poziomu glyscosaminogloycan w płytkach końcowych i grubszych, bardziej nieregularnych płytkach końcowych, które przedwcześnie ulegają zwapnieniu .
cząsteczki proteoglikanów w matrycy mają kluczowe znaczenie dla kontroli transportu substancji rozpuszczonych i utrzymania zawartości wody w szczególności w całym dysku, a wyczerpanie proteoglikanów z chrząstki płytki końcowej wiąże się z utratą proteoglikanów z jądra . Wynika z tego, że utrata proteoglikanów ostatecznie doprowadzi do degeneracji dysku . Zmiany w biochemii dysku, szczególnie w płytce końcowej, podczas fazy wzrostu szkieletu również mogą być zaangażowane w rozwój skoliozy .
wiele uwagi poświęcono zrozumieniu aspektów odżywiania krążków i ogólnych procesów związanych z metabolizmem krążków. Badania in vitro z użyciem małych cząsteczek barwnika wykazały, że boczne krawędzie płytki końcowej w pobliżu obręczy kręgowej są stosunkowo nieprzepuszczalne w porównaniu z częścią środkową lub całym pierścieniem . Badania ilościowe z próbkami z autopsji wykazały, że przepuszczalność płyty czołowej jest spowodowana mikroskopijnymi naczyniami krwionośnymi w środkowej płytce czołowej, które są liczniejsze niż na marginesach płyty . Ta sieć naczyniowa została wykazana przy użyciu prostych technik iniekcji i pokazuje, że dyfuzja małych substancji rozpuszczonych z tych naczyń jest głównym mechanizmem przenoszenia składników odżywczych do dysku. Proces ten jest jednak selektywny w całości oparty na wielkości cząsteczkowej i ładunku jonowym zaangażowanych cząsteczek. Ujemny ładunek netto jądra spowodowany wysokim stężeniem proteoglikanów w jądrze pozwala na przejście jonów dodatnich, takich jak sód i wapń oraz niezaładowanych cząsteczek, takich jak glukoza i tlen, utrudniając jednocześnie ruch ujemnie naładowanych jonów, takich jak siarczany i chlorki oraz makrocząsteczek, takich jak immunoglobuliny i enzymy. Znaczenie płyty końcowej w metabolizmie dysku zostało potwierdzone różnymi technikami laboratoryjnymi .
Po osiągnięciu dojrzałości szkieletowej chrząstka płytki końcowej ulega znacznej przebudowie, co skutkuje rozległą mineralizacją, która ostatecznie ulega resorpcji i zastąpieniu przez prawdziwą kość . Co ważne, ta nowa tkanka najprawdopodobniej utrudnia dotychczas krytyczną dyfuzję i wymianę składników odżywczych między szpikiem kręgowym a dyskiem . Małe naczynia krwionośne w płytce końcowej również stają się zatarte przez to zwapnienie, dodatkowo ograniczając wymianę ważnych składników odżywczych.
być może zaskakująco płytka końcowa może ulec rewaskularyzacji po osiągnięciu dojrzałości u niektórych gatunków w warunkach normalnych i patologicznych. W tym ostatnim badaniu rewaskularyzacja, uważana za próbę naprawy tkanek, nie była w stanie odwrócić nieuchronnej kaskady degeneracji spowodowanej zakłóceniem pierścieniowym. Tworzenie naczyń krwionośnych w płytce końcowej następuje poprzez aktywację enzymów metaloproteinazy rozkładającej matrycę (MMP), które są zwykle utrzymywane w postaci utajonej przez inhibitory tkankowe .
przepływ krwi w okolicy płytek końcowych nie jest całkowicie pasywny, ponieważ istnieją receptory muskarynowe, które mogą wpływać na odżywianie dysku w zmienionych warunkach fizjologicznych . Dodatkowe badania wykazały włókna nerwowe i naczynia krwionośne w płytkach końcowych i kości podchrzęstnej w dyskach zwyrodnieniowych, co sugeruje, że naprawa tkanek może być związana z bólem pleców .
zmiany morfologiczne na płytkach końcowych są zwykle widoczne z wiekiem, ale są również widoczne w związku z patologicznymi zmianami w jądrze i pierścieniu w zaawansowanych stadiach choroby zwyrodnieniowej dysku . Najwcześniejsze zmiany mikroskopowe widoczne są szczeliny i rozszczepy wzdłuż długości płyty końcowej w płaszczyźnie poziomej z sporadyczną śmiercią chondrocytów. Nie jest niczym niezwykłym, aby zobaczyć inwazyjne naczynia krwionośne z przylegającą kostną płytką końcową kostnienia. Ostatecznie chrząstka jest przezwyciężona przez kostnienie. Jeśli nadal jest w miarę zdrowy jądro wypełnia puste przestrzenie utworzone jako naczynia krwionośne perforują płytkę końcową, chociaż wady te nie naruszają kostnej płyty końcowej. W piątej dekadzie widać, że materiał jądrowy wystaje do szpiku kręgowego z ogniskowym stwardnieniem kostnym wynikającym z aktywnej przebudowy. Często chrząstka jest całkowicie utracona. W zwierzęcym modelu spondylolizy obserwowano degenerację dysku, w tym utratę płytki końcowej, której towarzyszyła zwiększona apoptoza chondrocytów płytki końcowej, co wskazuje na możliwy udział programowanej śmierci komórki w degeneracji dysku związanej z wiekiem .
teoretyczne modelowanie elementów skończonych zgadza się ze szczegółowymi obserwacjami mikroskopowymi, że płyta końcowa jest podatna na uszkodzenia mechaniczne, prawie bez wyjątku w punkcie przyłączenia do kości podchrzęstnej i prawdopodobnie ze względu na słabe przywiązanie włókien kolagenowych do kości, jak wspomniano wcześniej . Badania z autopsji wykazały również, że części płytki końcowej mogą zostać oddzielone od ciała kręgowego i przepukliny z dysku wraz z dołączonymi włóknami pierścieniowymi . Wydaje się, że punkt, w którym włókna pierścieniowe wstawiają się do ciała kręgowego w pobliżu pierścienia nasadowego, jest z natury słaby i wydaje się bardziej niż przypadkowy, że jest to powszechne miejsce złamań u nastolatków . Badania eksperymentalne z kolcami dorastających świń odtworzyły podobne wyniki po ściśnięciu mechanicznym . Należy zauważyć, że ten wzór urazu jest zupełnie inny niż w DOROSŁYM kręgosłupie, gdzie płyta końcowa i przylegająca kość beleczkowata są zaangażowane .
najczęstszą obserwowaną wadą płyty czołowej jest prawdopodobnie węzeł Schmorla, czyli pionowy występ zawartości jądra w sąsiednim ciele kręgowym . Węzły Schmorla występują u ponad 70% kolców w wieku powyżej i poniżej 50 lat, co sugeruje, że pojawiają się stosunkowo wcześnie . To, że powinny być dwa razy bardziej powszechne u mężczyzn do 59 roku życia sugeruje, że występują w wyniku urazu zawodowego. Co ciekawe jednak istnieje zmiana płci po 60 roku życia i są one dwa razy częściej u kobiet! Występuje w czasie, gdy dysk jest bardziej narażone na pęknięcie z powodu zmian, takich jak osteoporoza, które są na ogół związane z zaawansowanym wiekiem. W każdym razie dyski z węzłami Schmorlsa są bardziej zdegenerowane niż inne dyski w młodym wieku .
dokładnie to, co powoduje powstanie węzłów Schmorla, pozostaje tajemnicą. Nie ma wątpliwości, że zaczynają się jako małe wady i dlatego nie zawsze są postrzegane tak często na radiogramach klinicznych, jak podczas autopsji . Stają się bardziej widoczne radiologicznie, ponieważ wypadanie jądrowe powoduje zmniejszenie wysokości dysku i chrzęstnego kapelusza, a ostatecznie nową formę kości wokół wypadania. Chociaż większość płytek końcowych nie wykazuje żadnych oznak naturalnych perforacji, Schmorl zasugerował, że zmiany te wynikają z ogniskowych słabych punktów spowodowanych przez zwyrodniałą chrząstkę . W przypadku braku bezpośredniego urazu lub zniszczenia wynikającego z zajęcia nowotworowego płytki końcowe są nienaruszone i ogólnie przyjmuje się, że tkanka bliznowata, która pozostaje po zamknięciu małych kanałów naczyniowych w rozwijającym się kręgosłupie, umożliwia wystawanie przez te słabe punkty . Może być istotne, że okazy z węzłami Schmorla mają znacznie więcej kontaktów ze szpikiem w płytkach końcowych, co sugeruje, że zmiany te mogą przyczyniać się do dodatkowych patologii, takich jak choroba Scheuermanna, w której są widoczne.
chociaż sugerowanie, że degeneracja dysku sama w sobie jest jedyną przyczyną bólu pleców, byłoby całkowicie błędne, ignorowanie silnej korelacji, która istnieje między tymi dwoma jednostkami. W wyniku ekscytujących osiągnięć w dziedzinie badań nad kręgosłupem jesteśmy teraz bardziej niż kiedykolwiek świadomi procesów komórkowych zachodzących w degeneracji dysków, a wraz z wejściem w ekscytującą erę „medycyny regeneracyjnej” lub „zabiegów biologicznych” wzrasta zainteresowanie, a nawet oczekiwanie, że choroby zwyrodnieniowe mogą być leczone przez „magiczną kulę”.
zabiegi, które potencjalnie mogą być dostępne w celu regeneracji płyt końcowych, w szczególności, są liczne i zróżnicowane, a w rzeczywistości większość z nich jest rozważana w kontekście dysku jako całości ze względu na złożone interakcje między poszczególnymi składnikami dysku. Takie podejścia obejmują zastosowanie rekombinowanych białek, cytokin lub czynników wzrostu, terapii molekularnej, technik transferu genów, terapii komórkowej . Te oddzielne tematy są tak szczegółowe, że jakakolwiek próba ich podsumowania w kilku akapitach nie czyniłaby ich sprawiedliwymi. Czytelnik jest odsyłany do obszernej literatury (w tym recenzji wymienionych powyżej), która zawiera wiele doskonałych prac na każdy temat.
większość z tych koncepcji ledwo rozwinęła się z testów in vitro i jako takie jest mało prawdopodobne, aby miały praktyczne zastosowanie kliniczne w najbliższej przyszłości. Nie jest to krytyka tych prac. Wręcz przeciwnie, jest to ostrożne ostrzeżenie, że może minąć wiele lat, zanim zobaczymy wyniki odpowiednio przeprowadzonych badań oceniających ich skuteczność kliniczną. Realistycznie te zabiegi nie odwrócą całkowicie procesu degeneracyjnego, ale mogą oferować potencjał zatrzymania lub przynajmniej opóźnienia nieuniknionych konsekwencji. Kluczem do takiego podejścia będzie identyfikacja odpowiednich celów, czy są to geny, cząsteczki bioaktywne, poszczególne typy komórek, czy co najważniejsze, pacjent. Biorcy tych zabiegów będą musieli zostać starannie wybrani, ponieważ istnieją przekonujące dowody na to, że czynniki tak zróżnicowane, jak genetyka, palenie papierosów, zajęcie i unieruchomienie, wpływają na metabolizm komórek dysku poprzez dyfuzję płytki końcowej, a tym samym odżywianie komórek. Równie ważne będzie zapewnienie, że komórki w Dysku przetrwają i funkcjonują odpowiednio, aby uzyskać maksymalne korzyści z takich zabiegów.
degeneracja dysku jest złożonym problemem, który obejmuje niezliczone czynniki, z których płyta końcowa jest tylko jednym przykładem. Staranne badania przyrostowe powoli odkrywa swoje tajemnice i nie ma powodów, aby być optymistą, że pewnego dnia będą dostępne zabiegi w celu rozwiązania uniwersalnych problemów związanych z bólem pleców.