В экспериментах с генетически спроектированными и старыми мышами исследователи из Института клеточной инженерии Джонса Хопкинса говорят, что подавляющее большинство боли в пояснице у людей может быть связано с чрезмерным разрастанием болевых нервов в спинномозговой хрящевой ткани.
По оценкам, 80% людей во всем мире будут испытывать боль в пояснице в течение своей жизни, иногда из-за напряжения или травмы. Но подавляющее большинство болей в пояснице, говорят исследователи, возникает при отсутствии травм, особенно в пожилом возрасте.
Новые эксперименты были предназначены для изучения того, может ли болезненное разрастание сенсорных нервов в хрящевых концевых пластинах позвоночника быть корнем этих необъяснимых случаев.
Хрящи обычно не имеют нервов и кровеносных сосудов. Однако, когда хрящ становится пористой костной структурой с ростом нервных волокон, он может быть источником боли в спине.
Результаты, опубликованные 10 декабря 2019 года в журнале Nature Communications, в конечном итоге могут помочь разработать новые методы лечения, которые нацелены на аномальный рост нервов в позвоночнике.
Позвоночник можно охарактеризовать как ряд суставов, каждый из которых состоит из костных позвонков, позвоночного диска и слоя мягких тканей, называемых хрящевыми концевыми пластинами, которые смягчают позвоночные кости, чтобы защитить их от веса тела.
«Концевая пластина хряща — это подушка на сиденье, которая делает его более удобным. Но, как и аналогичные ткани в коленных и тазобедренных суставах, она поддается износу и разрыву с течением времени”, — говорит Сюй Цао, доктор философии, профессор ортопедической хирургии и научный сотрудник Института клеточной инженерии Джонса Хопкинса в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса.
Цao говорит, что он и его команда уже давно подозревают, что возрастные изменения в тканях, составляющих позвоночник, обеспечивают плодородную почву для аномального роста нервов, что делает нормальную несущую работу позвоночника болезненной.
Чтобы изучить эту идею, Цао и его команда проанализировали образцы костных концевых пластинок позвонков от мышей в возрасте более 20 месяцев, что эквивалентно возрасту человека около 70-80 лет. Исследователи обнаружили, что мягкая хрящевая ткань в позвоночнике мышей затвердела и напоминала диффузную кость со структурой, как у Швейцарского сыра.
В предыдущих исследованиях команда Цаo сообщила, что стареющий или неустойчивый позвоночник заставляет концевые пластины хряща изменяться в пористые костные структуры, которые обеспечивают пространство для нервов, чтобы проникнуть в плотную структуру кости. Специализированный тип клеток, называемый остеокластами, создает пористую костную структуру там, где должен быть хрящ. Цao полагал, что, возможно, сигнальная молекула netrin-1, выделяемая остеокластами во время этого процесса, вызывала аномальный рост нервов и возникающую в результате боль в спине.
«Хрящи обычно не имеют нервов и кровеносных сосудов. Однако, когда хрящ становится пористой костной структурой с ростом нервных волокон, это может быть источником боли в спине”, — поясняет профессор Цао.
Чтобы проверить эту идею дальше, Цао и его коллеги сначала проанализировали образцы тканей старых мышей под микроскопом, маркируя дырообразующие остеокласты и нервные волокна с помощью флуоресцентных меток. Они обнаружили, что остеокласты и нервные волокна присутствовали в одних и тех же областях позвонков, предполагая, что остеокласты могли каким-то образом сигнализировать о росте нерва, возможно, с помощью нетрина-1.
Затем команда разработала эксперимент, чтобы предотвратить остеокласты от производства аномального роста костей «швейцарского сыра» и выделения нетрина-1, чтобы увидеть, можно ли остановить рост нервов в хрящевой ткани — и сопутствующую боль.
Они генетически спроектировали мышей, чтобы у них не хватало гена, который кодирует образование остеокластов, и выполнили операцию на мышах, чтобы дестабилизировать суставы между их позвонками, имитируя подобную нестабильность, наблюдаемую у людей с низкой болью в спине. Исследователи обнаружили, что мыши, лишенные клеток остеокластов, имели меньше болеутоляющих нервов в концевых пластинах своих позвонков, чем мыши с этим геном.
Исследователи заявляют, что результаты экспериментов подтверждают — пористая структура хрящевых концевых пластин является важным руководством в понимании того, как развивается необъяснимая боль в пояснице. Команда ученых далее планирует провести лабораторные эксперименты с использованием соединений, которые замедляют аномальный рост костей, чтобы проверить их потенциал для лечения боли в пояснице.
