manuscris
În ciuda a tot ceea ce se știe din decenii de cercetare, discul intervertebral rămâne o enigmă. Este o entitate unică și remarcabilă și poate singurul aspect care este responsabil pentru o mare parte din misterul său este că o structură atât de mare este capabilă să supraviețuiască și să funcționeze în cele mai dificile condiții fiziologice. Discurile coloanei vertebrale umane sunt cele mai mari structuri non-vascularizate din corp, iar în cea mai mare dintre ele (în coloana lombară) unele celule pot fi la 20 mm de cea mai apropiată alimentare directă cu sânge. Cu toate acestea, în ciuda rezistenței lor aparente, celulele rezidente nu sunt nemuritoare. Nu este neobișnuit ca discurile să prezinte semne de deteriorare până la vârsta de 25 de ani și în acest sens placa vertebrală joacă un rol important.
discurile sunt structuri aproximativ cilindrice care variază în mărime și formă progresiv de la regiunea cervicală la cea lombară. Toate acestea cuprind un nucleu pulpos central bine hidratat, care este înconjurat de lamelele colagene ferme, dar flexibile ale inelului fibros . La capetele craniene și caudale ale fiecărui disc se află plăcile finale care separă osul vertebral de discul însuși și împiedică nucleul foarte hidratat să se umfle în vertebrele adiacente. Plăcile finale absorb, de asemenea, presiunea hidrostatică considerabilă care rezultă din încărcarea mecanică a coloanei vertebrale . Plăcile finale au de obicei o grosime mai mică de 1 mm și, deși aceasta variază considerabil pe lățimea oricărui singur disc, ele tind să fie cele mai subțiri în regiunea centrală adiacentă nucleului .
plăcile finale sunt identificabile dintr-un stadiu embriologic timpuriu și au o componentă osoasă, precum și o componentă cartilaginoasă hialină . Componenta cartilaginoasă pare să genereze un mare interes, deoarece persistă pe tot parcursul maturării normale, în timp ce vertebrele adiacente suferă osificare. Acesta cuprinde un gel de molecule hidratate de proteoglican întărite de o rețea de fibrile de colagen. Spre deosebire de cartilajul articular al articulațiilor sinoviale , fibrilele de colagen nu conectează placa de capăt direct la osul vertebral, deși placa de capăt are contact intim cu discul prin lamelele inelului interior . O rețea de vase de sânge microscopice penetrează plăcile finale în timpul dezvoltării coloanei vertebrale în creștere, în principal pentru a oferi nutriție discului, înainte de a dispărea în jurul perioadei de maturitate scheletică . În afară de o aprovizionare vasculară rară în lamelele exterioare ale inelului, discurile mature se bazează aproape în totalitate pe difuzia substanțelor dizolvate esențiale pe plăcile finale pentru nutriție și schimb metabolic .
compoziția biochimică a plăcilor finale, de la normalitate până la spectrul afecțiunilor degenerative, a fost documentată pe larg . Dintre mai multe specii de colagen prezente în disc, tipul X este considerat a fi cel mai important în placa finală, deoarece este un marker al condrocitelor hipertrofice și este implicat în calcificare . Mai mult, s-a demonstrat că inactivarea unei alele a genei colagenului II la șoarecii tineri duce la niveluri mai scăzute de glyscosaminogloycan în plăcile finale și la plăci finale mai groase, mai neregulate, care se calcifică prematur .
moleculele de proteoglican din matrice sunt critice pentru controlul transportului solutului și menținerea conținutului de apă în special pe tot discul, iar epuizarea proteoglicanilor din cartilajul plăcii finale este asociată cu pierderea proteoglicanilor din nucleu . Prin urmare, rezultă că pierderea proteoglicanului ar duce în cele din urmă la degenerarea discului . Modificări în biochimie disc, în special în endplate, în timpul fazei de creștere scheletice, de asemenea, pot fi implicate în dezvoltarea scoliozei .
o mare atenție a fost concentrată pe înțelegerea aspectelor nutriției discului și a proceselor generale asociate cu metabolismul discului. Studiile in vitro care utilizează molecule mici de colorant au demonstrat că marginile laterale ale plăcii finale din apropierea marginii vertebrale sunt relativ impermeabile în comparație cu porțiunea centrală sau întregul inel . Studiile cantitative cu specimene de autopsie umană au arătat că permeabilitatea plăcii finale se datorează vaselor de sânge microscopice din placa centrală care sunt mai numeroase decât în marginile discului . Această rețea vasculară a fost demonstrată folosind tehnici simple de injecție și arată că difuzia substanțelor dizolvate mici din aceste vase este principalul mecanism pentru transferul nutrienților în disc . Cu toate acestea, procesul este selectiv bazat în întregime pe dimensiunea moleculară și sarcina ionică a moleculelor implicate. Sarcina negativă netă a nucleului conferită de concentrația ridicată de proteoglicani din nucleu permite trecerea ionilor pozitivi, cum ar fi sodiu și calciu și molecule neîncărcate, cum ar fi glucoza și oxigenul, împiedicând în același timp mișcarea ionilor încărcați negativ, cum ar fi sulfatul și clorura și macromoleculele, cum ar fi imunoglobulinele și enzimele. Semnificația plăcii finale în metabolismul discului a fost confirmată de o varietate de tehnici de laborator .
la atingerea maturității scheletice, cartilajul plăcii finale suferă o remodelare substanțială, rezultând o mineralizare extinsă care este în cele din urmă resorbită și înlocuită cu osul adevărat . Este important ca acest nou țesut să împiedice cel mai probabil difuzia critică până acum și schimbul de nutrienți între măduva vertebrală și disc . Vasele mici de sânge din placa finală devin, de asemenea, șterse de această calcificare, limitând în continuare schimbul de nutrienți vitali.
poate în mod surprinzător, placa finală poate deveni revascularizată după maturitate la unele specii în condiții normale și patologice. În ultimul studiu, revascularizarea, presupusă a fi o încercare de reparare a țesuturilor, nu a reușit să inverseze Cascada inevitabilă a degenerării cauzată de întreruperea inelară. Crearea vaselor de sânge în placa finală are loc prin activarea matricei degradante metaloproteinază (MMP) enzime care sunt menținute în mod normal într-o formă latentă de inhibitori de țesut .
fluxul sanguin în regiunea plăcilor finale nu este în întregime pasiv, deoarece există receptori muscarinici prezenți care pot influența nutriția discului în condiții fiziologice modificate . Studii suplimentare au identificat fibrele nervoase și vasele de sânge din plăcile finale și osul subcondral în discurile degenerate, sugerând că repararea țesuturilor poate fi asociată cu dureri de spate .
modificările morfologice ale plăcilor finale sunt de obicei observate odată cu înaintarea în vârstă, dar sunt, de asemenea, evidente în asociere cu modificările patologice ale nucleului și inelului în stadiile avansate ale bolii degenerative de disc . Cele mai vechi modificări microscopice observate sunt fisurile și fisurile de-a lungul lungimii plăcii finale în plan orizontal, cu moartea ocazională a condrocitelor. Nu este neobișnuit să vezi invadarea vaselor de sânge cu osificare adiacentă a plăcii osoase. În cele din urmă, cartilajul este depășit prin osificare. Dacă este încă destul de sănătos, nucleul umple golurile create pe măsură ce vasele de sânge perforează placa finală, deși aceste defecte nu încalcă placa finală osoasă. Până în deceniul al cincilea, materialul nuclear se vede că iese în măduva vertebrală cu scleroză osoasă focală rezultată din remodelarea activă. Adesea cartilajul este complet pierdut. Într-un model animal de spondiloliză degenerarea discului, inclusiv pierderea plăcii finale, a fost observată și a fost însoțită de apoptoză crescută a condrocitelor plăcii finale, indicând posibila implicare a morții celulare programate în degenerarea discului legată de vârstă .
modelarea teoretică a elementelor finite este de acord cu observațiile microscopice detaliate conform cărora placa finală este susceptibilă la defecțiuni mecanice, aproape fără excepție în punctul de atașare la osul subcondral și probabil datorită atașării slabe a fibrilelor de colagen la os, așa cum am menționat anterior . Studiile de autopsie arată, de asemenea, că porțiuni ale plăcii finale pot fi separate de corpul vertebral și herniate de disc împreună cu fibrele inelare atașate . Se pare că punctul în care fibrele inelare se introduc în corpul vertebral în vecinătatea inelului epifizal este inerent slab și pare mai mult decât întâmplător că acesta este un loc comun pentru fractură la adolescenți . Studiile experimentale cu coloanele vertebrale ale porcilor adolescenți au reprodus rezultate similare după compresia mecanică . Trebuie remarcat faptul că acest model de vătămare este destul de diferit de cel observat la coloana vertebrală adultă, unde sunt implicate placa finală și osul trabecular adiacent .
cel mai frecvent defect al plăcii finale observat este probabil nodul Schmorl, care este o proeminență verticală a conținutului nucleului în corpul vertebral adiacent . Nodurile lui Schmorl sunt observate la mai mult de 70% din spini la autopsie cu o frecvență egală peste și sub vârsta de 50 de ani, sugerând că apar relativ devreme în viață . Că acestea ar trebui să fie de două ori mai frecvente la bărbații până la vârsta de 59 de ani sugerează că acestea apar ca urmare a traumei profesionale. Curios, totuși, există o schimbare de gen după vârsta de 60 de ani și sunt de două ori mai frecvente la femei! Acest lucru se întâmplă într-un moment în care discul este mai probabil să se rupă din cauza modificărilor, cum ar fi osteoporoza, care sunt în general asociate cu vârsta înaintată. În orice caz, discurile cu noduri Schmorls sunt mai degenerate decât alte discuri la o vârstă fragedă .
exact ceea ce determină formarea nodurilor lui Schmorl rămâne un mister. Se pare că nu există nicio îndoială că acestea încep ca defecte mici și, prin urmare, nu sunt întotdeauna văzute la fel de des pe radiografiile clinice ca la autopsie . Ele devin mai evidente radiologic, deoarece prolapsul nuclear are ca rezultat o înălțime redusă a discului și un capac cartilaginos și, în cele din urmă, o nouă formă osoasă în jurul prolapsului. Deși majoritatea plăcilor finale nu prezintă nicio dovadă a perforațiilor naturale, Schmorl a sugerat că aceste leziuni apar din punctele slabe focale cauzate de cartilajul degenerat . În absența traumatismelor directe sau a distrugerii rezultate din implicarea neoplazică, plăcile finale sunt intacte și se presupune, în general, că țesutul cicatricial care rămâne după închiderea canalelor vasculare mici din coloana vertebrală în curs de dezvoltare permite proeminența prin aceste puncte slabe . Poate fi semnificativ faptul că exemplarele cu noduri Schmorl au contacte semnificativ mai mari ale măduvei în plăcile finale, sugerând că aceste leziuni pot contribui la o patologie suplimentară, cum ar fi boala Scheuermann, în care acestea apar în mod vizibil.deși ar fi complet eronat să sugerăm că degenerarea discului în sine este singura cauză a durerii de spate, ar fi totuși naiv să ignorăm corelația puternică care există între cele două entități. Ca urmare a unor evoluții interesante în domeniul cercetării coloanei vertebrale, suntem acum mai conștienți ca niciodată de procesele celulare care apar în degenerarea discului și, pe măsură ce ne mutăm în epoca interesantă a „medicinei regenerative” sau a „tratamentelor biologice”, există un interes din ce în ce mai mare și chiar o așteptare că bolile degenerative pot fi tratate printr-un „glonț magic”.
tratamentele care ar putea fi disponibile pentru regenerarea plăcilor finale în special sunt numeroase și diverse și, de fapt, majoritatea sunt luate în considerare în contextul discului în ansamblu din cauza interacțiunilor complexe dintre componentele individuale ale discului. Astfel de abordări includ utilizarea proteinelor recombinante, citokinelor sau factorilor de creștere , terapiei moleculare , tehnicilor de transfer de gene , terapiei celulare . Aceste subiecte separate sunt atât de detaliate încât orice încercare de a le rezuma în câteva paragrafe nu le-ar face dreptate. Cititorul este referit în schimb la literatura cuprinzătoare (inclusiv recenziile la care se face referire mai sus) care conține multe lucrări excelente pe fiecare subiect.
majoritatea acestor concepte abia au progresat de la testarea in vitro și, ca atare, este puțin probabil să aibă o aplicare clinică practică în viitorul apropiat. Aceasta nu este o critică a acestor lucrări. Dimpotrivă, este un avertisment prudent că pot trece mulți ani înainte de a vedea rezultatele studiilor efectuate în mod corespunzător care evaluează eficacitatea lor clinică. În mod realist, aceste tratamente nu vor inversa complet procesul degenerativ, dar pot oferi potențialul de a opri sau, cel puțin, de a întârzia consecințele inevitabile. Cheia acestei abordări va fi identificarea țintelor adecvate, indiferent dacă sunt gene, molecule bioactive, anumite tipuri de celule sau, cel mai important, pacientul. Destinatarii acestor tratamente vor trebui selectați cu atenție, deoarece există dovezi convingătoare că factori la fel de diversi precum genetica, fumatul, ocupația și imobilizarea, influențează metabolismul celulelor discului prin difuzia plăcii finale și, prin urmare, nutriția celulelor. Va fi la fel de important să se asigure că celulele din disc supraviețuiesc și funcționează corespunzător pentru a obține beneficiul maxim al acestor tratamente.
degenerarea discului este o problemă complexă care implică nenumărate factori, dintre care placa finală este doar un exemplu. Cercetarea incrementală atentă își dezvăluie încet misterele și există motive să fim optimiști că într-o zi vor exista tratamente disponibile pentru a aborda problemele universale asociate cu durerile de spate.