Гомеостаз межпозвонкового диска
В норме межпозвонковый диск состоит из студенистого ядра, ограниченного внутренним слоем фиброзного кольца, которое имеет ещё наружный и внутренний слои крестообразно перекрещивающихся волокон, а также гиалиновые пластинки, прилежащие к надкостнице краниальной или каудальной поверхности тел позвонков. Фиброзное кольцо эмбриогенетически связано с сосудами надкостницы. У детей концевые отделы волокон наружного и внутреннего слоёв фиброзного кольца (так называемые шарпеевы волокна) проникают внутрь краевой каёмки (апофиза) тел позвонков.
Апофизы тел позвонков (краниальные и каудальные) - поверхностные хрящевые слои, обеспечивающие продольный рост костного позвоночного столба за счёт увеличения высоты всех входящих в него позвонков. По своей морфологии они идентичны костным ростковым зонам, при их функционировании в норме наблюдают гармоничное сочетание пролиферации, дифференцировки хондроцитов (пластинок роста) с последующей энхондральной оссификацией.
Между апофизами тел позвонков и межпозвонковыми дисками существует тесная анатомо-функциональная взаимосвязь, и любое нарушение метаболизма в каждом из них отразится на соответствующем позвоночно-двигательном сегменте. Под позвоночно-двигательным сегментом понимают сегмент позвоночного столба, состоящий из двух соседних позвонков и лежащего между ними межпозвонкового диска.
читайте также пост: Межпозвонковый диск (на laesus-de-liro.livejournal.com) [ читать]
Проведённые экспериментальные исследования (на основе флюоресцентного и радиоизотопного методов) показали, что транспорт веществ в межпозвонковый диск осуществляется через тела позвонков и окружающие фиброзное кольцо ткани. Отмечено, что скорость обменных процессов в межпозвонковом диске животных существенно снижается в период их полового созревания. В многочисленных экспериментах установлено, что интенсивность обменных процессов в дисках зависит от их формы и прилагаемой нагрузки.
Длительное время о функциональном состоянии межпозвонковых дисков судили лишь по функциональным рентгенограммам, а об обменных процессах в них - по данным рентген-контрастирования. Тем не менее, даже в такой ситуации был получен важнейший вывод: несмотря на видимость полной герметизации пульпозного ядра, между ним и паравертебральными тканями идёт активный обмен жидкостями. Так, водорастворимое контрастное вещество, введённое в пульпозное ядро межпозвонкового диска взрослого человека, уже через 20 мин в нём не обнаруживают. Транспорт веществ оказывает существенное влияние на функциональное состояние межпозвонкового диска и обеспечивает адаптацию к суточному циклу - периодам нагрузки и релаксации.
Об обмене веществ межпозвонкового диска через ткани кольцевидной связки в доступной литературе существует скудная информация. Отмечены обильная васкуляризация этой зоны у детей младшего возраста и значительное уменьшение количества сосудов в предпубертатном периоде, когда остаются только капилляры, сопровождающие лимфатические сосуды и проникающие в кольцевидную связку на глубину 1 - 2 мм.
Относительно васкуляризации межпозвонковых дисков у взрослого человека существует несколько (часто противоположных) точек зрения: одни авторы полностью исключают наличие сосудов в межпозвонковых дисках, а другие придерживаются мнения, что сосуды присутствуют во всех слоях межпозвонкового диска, включая пульпозное ядро. Так, по мнению H.V. Crock (1984), диск пронизан капиллярами, которые формируются из артерий тел позвонков и вплетаются в его субхондральную венозную сеть. Указанные капилляры (1 - см. рисунок) имеют мускариновые рецепторы, которые регулируют поток крови в ответ на внешние воздействия. Этим в определённой мере можно объяснить нарушение обменных процессов в диске в связи с краткосрочным вибрационным воздействием и курением. Также показано, что капилляры проникают по каналам через субхондральную и гиалиновую пластины (2) и имеют определённую архитектонику расположения в них. В субхондральной пластинке плода и новорождённых капиллярные каналы располагаются аналогично (с регулярным интервалом) другим зонам роста. Эти каналы, по мнению ряда авторов, запустевают к пубертатному периоду, в результате чего формируются «слабые места», что впоследствии может привести к формированию грыж Шморля (Schmorl) и склерозу субхондральной пластинки. Наибольшее количество капилляров локализовано в центральной области диска, оно уменьшается в направлении внешнего фиброзного кольца. Плотность и целостность капилляров, число которых уменьшается с возрастом, различаются у разных биологических видов: площадь, предназначенная для обмена питательными веществами, у собак составляет 70% величины диаметра диска, тогда как у взрослого человека таковая составляет приблизительно 36%.
Основные питательные вещества, такие как кислород и глюкоза, а также соединения, необходимые для синтеза компонентов матрикса, аминокислоты и сульфаты поставляются в межпозвонковый диск краевыми сосудами. Эти вещества, попадая в диск из окружающих капилляров, сначала проходят через его плотный внеклеточный матрикс и только потом достигают клеток пульпозного ядра, находящегося у взрослого человека на расстоянии 7 - 8 мм от ближайшего кровеносного сосуда. Продукты обмена выводятся из ткани межпозвонкового диска в обратном порядке.
Транспорт через межпозвонковый диск определяется свойствами его матрикса и растворённого вещества. Матрикс в основном состоит из плотной сети коллагена и полианионного протеогликана - геля, который также действует как селективный барьер проницаемости, затрудняющий прохождение крупных молекул, в том числе факторов роста, ингибиторов протеаз и даже глюкозы. Однако наличие этих веществ в диске позволяет предположить существование альтернативного пути их транспорта. В пользу этого свидетельствует и другой факт: эффект заряженности молекул усиливает в прямой зависимости от концентрации протеогликанов проникающую способность малых катионов, например натрия, но это совершенно не так в отношении анионов, таких как сульфаты и хлориды. Данное явление отмечено и в ряде других работ, в которых показано, что скорость проникновения ионов сульфатов и кислорода не соответствует их концентрационному градиенту в приходящих растворах. При объяснении этого парадокса на основании теоретических разработок и их экспериментальных подтверждений сформировалась точка зрения, что малые молекулы проникают через матрикс с большей скоростью не благодаря диффузии, а в результате вынужденного их перемещения.
На обменные процессы в диске оказывают влияние не столько гемодинамические свойства крови, сколько проникающая способность веществ, зависящая от их размера и заряда: катионы легче проникают в межпозвонковый диск. Это имеет большое практическое значение: отрицательно заряженные антибиотики, такие как бензилпенициллин и цефуроксим, оказываются менее эффективными при лечении воспалительных процессов в дисках по сравнению с положительно заряженным гентамицином. Можно добавить, что из-за низкой проницаемости в диске в норме в нём полностью отсутствуют такие вещества, как альбумин и лизоцим.
Существует достаточное количество работ, настаивающих на прямой связи между нарушениями трофики межпозвонкового диска и его дегенеративными изменениями. На основе их обобщения все причины нарушений обменных процессов в межпозвонковом диске условно можно разделить на несколько уровней. К первому уровню можно отнести хронические заболевания, непосредственно влияющие на кровоснабжение позвоночного столба, в частности атеросклероз брюшного отдела аорты. Второй уровень - заболевания, влияющие на проницаемость капилляров субхондральной зоны апофизов, к ним, например, можно отнести серповидно-клеточную анемию, кессонную болезнь и болезнь Гоше. Третий уровень - нарушения переноса питательных веществ внутри диска, связанные с определёнными краткосрочными ингибирующими факторами.
К числу наиболее изученных причин, приводящих к нарушению капиллярного кровоснабжения, можно отнести интенсивное обызвествление субхондральной зоны тел позвонков, непосредственно прилежащей к межпозвонковому диску. В результате питательные вещества не достигают тканей диска, что рассматривают даже в качестве этиологического фактора идиопатического сколиоза. Кроме того, у данной категории пациентов отмечено резкое снижение внутридискового газообмена, которое само по себе дестабилизирует тканевой метаболизм. Другим доказательством нарушений транспорта в диски, подверженные деструкции, может служить высокое содержание концентрации молочной кислоты в них и, как следствие, повышение водородного показателя (рН) внутренней среды.
Дальнейшее изучение механизмов, определяющих гомеостаз в межпозвонковых дисках в норме и при патологии, по-прежнему остаётся актуальным, поскольку восстановление или поддержание адекватного внутридискового обмена веществ многие исследователи уже рассматривают в качестве определяющего курационного направления для предотвращения дегенеративных изменений в межпозвонковых дисках.
Необходимо подчеркнуть, что прямых доказательств последовательности этих явлений, доказательств первичности нарушений трофики межпозвонкового диска и вторичности его дегенеративного перерождения до сих пор не получено. Также остаётся открытым вопрос: остеосклероз в апофизарной зоне тел позвонков - причина перерождения прилегающего диска или его следствие? И такой ряд вопросов, связанных с межпозвонковыми дисками, достаточно длинный. Очевидно лишь одно: эти важнейшие элементы позвоночного комплекса нуждаются в самом пристальном внимании и должны быть всесторонне изучены.
Литература: по материалам статьи «Гомеостаз межпозвонковых дисков в норме и при патологии» Андрей Евгеньевич Кобызев, Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. Г.А. Илизарова, г. Курган; Казанский медицинский журнал, 2012 г., том 93, №2 (NB: представленные в сообщении рисунки и схемы автору указанной выше статьи не принадлежат).
Читайте также:
статья «Патофизиологические механизмы дегенерации межпозвонковых дисков» А.М. Ткачев, А.В. Епифанов, Е.С. Акарачкова, А.В. Смирнова, А.В. Илюшин, Д.С. Арчаков; ООО «ЛДЦ МИБС-Волгоград», Волгоград; ООО «ТММ-Клиник», Волгоград; ООО «Клиника Епифанова», Самара; АНО «Международное общество по изучению и эффективному контролю стресса и связанных с ним расстройств», Москва (РМЖ, №4, 2019) [читать]
читать книгу (on-line [spinet.ru]): «Все о здоровье спины и позвоночника» автор: Радионова О.Н.