Биохимические изменения межпозвонкового диска, связанные со старением

Возрастные структурные изменения межпозвонкового диска сопровождаются снижением содержания воды и изменением биохимического состава. Все эти изменения сказываются на биомеханике двигательного сегмента.

Низкое содержание воды — отличительный признак старения межпозвонкового диска.

У новорожденных диск состоит из воды на 88%, но к 12 годам содержание воды уменьшается до 83%, а к 72 годам — до 70%. В раннем детском возрасте пульпозное ядро содержит больше воды, чем фиброзное кольцо, но с годами это различие уменьшается, что было показано как в наших собственных исследованиях, так и в работе Beard и Stevens. МРТ-признаком низкого содержания воды является низкая интенсивность сигнала, т.е. обезвоженные диски выглядят темнее, чем гидратированные. В дальнейшем потеря жидкости нарушает состояние питания диска, так как вода не только является структурным компонентом внутридисковых макромолекул, но и выступает как средство транспортировки субстратов и продуктов распада клеточного метаболизма (рис. 6.11).

Содержание минералов. Органический матрикс диска также претерпевает характерные возрастные изменения. В течение жизни содержание кальция в ткани диска удваивается, тогда как содержание калия постепенно снижается из-за потери клеток. Содержание магния сначала падает — примерно до 17 лет, затем медленно повышается вновь. Содержание серы неуклонно снижается, но содержание азота растет. Важное значение для метаболического обмена и биомеханики имеют изменения, которым подвергаются коллаген и мукополисахариды. Содержание неколлагеновых белков увеличивается параллельно росту содержания азота. Количество коллагена в диске увеличивается приблизительно до 20 лет, после чего остается более или менее постоянным. С возрастом и мукополисахариды, и протеогликаны изменяются как количественно, так и качественно.

Еще одним отличительным признаком старения диска является снижение содержания мукополисахаридов.

Кроме того, уменьшается молекулярная масса мукополисахаридов. Способность диска к гидратации, т.е. его способность удерживать жидкость даже под высоким давлением, зависит в основном от количества и размеров содержащихся в нем молекул мукополисахаридов. Поэтому с возрастом внутридисковое онкотическое давление снижается, и диск высыхает.