Disken

Disken sitter mellan kotorna och är en del av själva “ledmekanismen” mellan kotorna. Viktiga funktioner hos disken:

  • Stötdämpare som absorberar kraft/belastning från kroppsvikten och musklerna
  • Disken fördelar belastningen jämnt till intilliggande kotor
  • Möjliggör rörelse mellan kotorna

Diskens uppbyggnad/fysiologi

Nucleus pulposus

Är den gelatinösa massan som är belägen i diskens centrum. Den är uppbyggd av hydrofil vävnad (vattenälskande), innehåller vatten och sparsamt med celler.

Matrix

Ett nätverk av slumpmässigt utspridda kollagenfibrer och en mindre mängd elastinfibrer.

Elastinfibrer

Elastinfibrerna är inbäddade i en gel som består av proteoglykaner, vilka är kopplade till hyaluronmolekyler.

Kollagen

Kollagenet utgörs precis som ledbrost i första hand av kollagen typ 2. Cirka 20% av nucleus vikt (torrvikt). Det finns även kollagen typ 6, 9 och 11 men i väldigt små mängder.

Proteoglykaner

Cirka 50% av nucleus består av proteoglykaner (torrvikt). De delas in i två klasser:

  • Stora aggregerande proteoglykaner (aggrekan och versikan)
  • Mindre proteoglykaner (biglykan, dekorin, fibromodulin & lumikan)

Betydelsen av de små- och stora proteoglykanerna är inte helt klarlagd. Man tror att de små har en mer reparativ funktion medan de större har en mer strukturell betydelse.

Aggrekan är den mest dominerande och viktigaste makromolekylen i nucleus. Den karakteriseras av starkt negativt laddade glykosaminoglykaner (GAG). Aggrekan är även starkt hydrofilt (vattenälskande) vilket gör att de binder vattenmolekyler till diskens matrix. Detta gör att disken kan behålla sin viskositet (tjockhet) och därmed spänsten och elasticiteten i disken.

Metalloproteinaser är enzymer som bryter ned kollagen och aggrekan. De medverkar i remodulleringen av matrix dvs en naturlig process som bryter ned och återbildar vävnaden. Man har sett att en obalans av metalloproteinaser och själva hämmaren kan vara en viktig faktor för degeneration av disken.

Anulus fibrosus

Anulus fibrosus omsluter nucleus och består av ca 15-20 koncentriska ringar. Kollagenet som ringarna består av är framförallt typ 1 (70% torrvikt). Det finns även kollagen typ 2 men sparsamt.

Mellan kollagenfibrerna finns elastinfibrer som binder samman kollagenet och gör att anulus kan återfå sin form efter belastning. Man brukar beskriva anulus fibrosus som “munken som sitter runt kärnan”.

Kartilaginära ändplattan

Den kartilaginära ändplattan fungerar som en tillväxtzon för kotkroppen hos barn. Den ser mikroskopiskt precis ut som epifyserna i de långa rörbenen. Med stigande ålder så försvinner funktionen.

Ändplattan sträcker sig/täcker det mineraliserade brosket och det subkondrala benet. Den täcker ändplattan till cirka 90% med hyalint brosk och är då kotkroppens kontaktyta mot disken. Den mineraliserade delen av ändplattan genomborras och det är där kapillärändarna slutar.

  • Ändplattan är ca 0,6 mm tjock hyalint brosk
  • Kapillärändar försvinner efter 10 års åldern

Diskens nutrition

Disken är kroppens största avaskulära vävnad och har enbart blodkärl i anulus yttre lager. Detta gör att näringsförsörjningen och avtransport av slaggprodukter är helt beroende av permeabiliteten i de kartilaginära ändplattorna.

Beroende på molekylens vikt, storlek och form så kommer den att transporteras olika snabbt över ändplattan in till nucleus. Aggrekan som vi nämnt tidigare är en negativt laddad jon och därför har positivt laddade joner lättare att passera in till disken. Negativt laddade joner har alltså svårare att passera över ändplattan in till nucleus.

Man tror att en naturligt åldrande disk bibehåller diffusionskapaciteten medan den degenererade disken har en försämrad diffusionskapacitet.

  • Positivt laddade joner har lättare att komma in via ändplattan till nucleus
  • Beroende på molekylens vikt, storlek och form så transporteras den olika snabbt in till nucleus
  • Naturligt åldrande har bibehållen diffusionskapacitet
  • Degenererade diskar har försämrad diffusionskapacitet

Diskdegeneration

Inledning

Diskarna åldras precis som allt annat i kroppen. Det kan vara väldigt svårt att skilja på diskens naturliga åldrande och från det patologiska åldrandet. Man har sett att röntgenologiskt, strukturellt och biokemiskt så har du samma förändringar i en naturligt åldrad disk som i den degenererade.

Man kan som tidigast se diskdegeneration/åldersförändringar redan i barndomen. Man har sett åldersförändringar så tidigt som vid 10 års ålder och då kan man även se att notokordala cellerna försvinner och blodförsörjningen till ändplattorna upphör.

Med stigande ålder hårdnar disken gradvis och ändplattan förkalkas. Detta gör på sikt att diffusionskapaciteten minskar. Dessa förändringar når ett max mellan 50 till 70 års ålder varefter diffusionskapaciteten är i princip konstant.

De strukturella, mekaniska och molekylära förändringarna som sker leder till slut av en förskjutning från kollagen typ 1 och 2 mot en mer bindvävslik komposition. Den största förändringen som sker är att själva proteoglykaninnehållet minskar, vilket leder till en helt ändrar struktur. Minskad vätskehalt och därmed även minskad förmåga att hantera belastning.

Nedsatt cirkulation och degeneration

Man har idag en stark evidens för att en försämrad näringstillförsel till disken ger en ökad diskdegeneration. Man har kunnat se denna kopplingen vid:

  • Aortaförkalking
  • Sicklecellanemi
  • Kassunsjuka
  • Gauchers sjukdom
  • Rökning

Rökning

Man tror att orsaken till att man hittat ett samband mellan rökning och ryggproblem är

  • Karboxi-hemoglobin produktion
  • Vasokonstriktion
  • Ateroskleros
  • Nedsatt fibrinolytisk aktivitet vilket ger ett ändrat blodflöde.
  • Nedsatt permeabilitet vilket leder till ökade mängder av laktat vilket sänker pH värdet.

Man har inte kunnat fastställa helt om näringsbristen eller ändplattekalcificeringen är den primära orsaken till de degenerativa förändringarna.

Cellulärt åldrande

Man tror att för tidigt åldrande hos cellen kan vara en bidragande orsak till diskdegeneration. Med en stigande ålder och degeneration får man flera ej fullt fungerande celler i disken. Apoptos (programmerad celldöd) ökar med en stigande ålder och när cellen åldras upphör förmågan att replikera sig. Den är alltså fortfarande levande men har ett annat genuttryck vilket gör att den svarar annorlundare på stimulering. Den kan börja utsöndra ämnen med en annan effekt på kringliggande celler och matrix produktionen. T.ex. en ökad sekretion av katabola enzymer som bryter ned vävnad.

Anabola tillväxtfaktorer

Man har kunnat se vid studier att anabola tillväxtfaktorer kan ha en återbildande effekt vid diskdegeneration. De man talar om är:

  • TGF
  • BMP
  • IGF-1
  • FGF
  • TGF-β

I diskens matrix har man kunnat se att receptorer för tillväxtfaktorerna förekommer på nucleus pulposyus yta samt inre lager. Man tror att det kan påverka homeostasen (stabilit tillstånd) i diskens matrix.

Katabola cytokiner

Cytokiner har visat sig ha en betydelse vid degeneration av brosket vid en osteoartrit (=artros). De cytokiner man framförallt talar om är:

  • IL-1
  • TNFα

Man tror att dessa katabola cytokiner bidrar till diskdegeneration, diskbråck och nervrottsmärta genom att ha en direkt effekt på matrixcellerna. Man tror att de minskar bildandet av matrix samt ökar nedbrytningen.

Genetik

Man har genom epidemiologiska tvillingstudier kunnat visa att genetiken är den viktigaste faktorn för att utveckla en tidig diskdegeneration. Man har i nya studier sett att den genetiska faktorn påverkar disken mer än andra biomekaniska faktorer som:

  • BMI (body mass index
  • Kroppslängd
  • Diskstorlek
  • Muskelstyrka

De biomekaniska faktorerna tror man är mer kopplat till lägre diskhöjd. Genetik påverkar även mer än andra fysiska yttre faktorer som:

  • Tungt kroppsarbete
  • Belastande fritidsaktiviteter

Disken & smärta

Den yttre tredjedelen av anulus är innerverad i den normala disken. Resten av anulus och nucleus är utan innervation och kärlförsörjning. Man har kunnat se att en inväxning av omyelineserade smärtfibrer med substans P kan ge patienter smärta. Alla patienter med en nervinväxning får dock smärta. Kärl som växer in från täckplattorna kan ge upphov till en inväxning av nerver och därmed ge smärta.

Diagnostik

Vid diagnostik kan man idag använda sig av MR för att ge bäst precision. Vanligt att titta på förutom vanliga förändringar i disken är:

  • Signalförändringar i det subkondrala benet (Modic förändringar)
    • Typ 1: minskad signal T1 signal och ökad T2 signal – man tror att det finns ett inflammatoriskt ödem vid ändplattorna.
    • Typ 2: ökad T1 signal och en lätt ökad T2 signal. Man kan även se märgförfettning och ändplattesprickbildning.
    • Typ 3: sänkt T1 och T2 signal. Korrelerar med subkondral skleros på slätröntgen.
  • Diskdegeneration (utifrån diskstruktur, signalintensitet, diskhöjd)
  • High-intensity zone vilket menas med en ruptur i bakre anulus.

Biologisk behandling vid degenererade diskar

Idag finns det dåligt stöd för en biologisk behandling vid en degenererad disk. Anledningen till att man är försiktig för en biologisk behandling är för att man är rädd att utlösa en immunlogisk respons och få negativa konsekvenser av den. Man använder sig dock av fyra olika varianter:

  1. Direkt injektion av en aktiv substans (tillväxtfaktorer, cytokiner) i disken.
  2. Genterapibehandling där man försöker förändra geninnehållet i diskcellerna
  3. Autolog celltransplantation med eller utan föregående genmodifiering
  4. Transplantation av mesemkymala stamceller

Direkt injektion

Man har kunnat se en ökad diskhöjd och proteoglykansyntes vid en injektion av ostegent protein-1. Detta har dock skett hos kaniner så inte helt överförbart till människan. Det behövs idag mer forskning om detta för att kunna använda på människor.

Genterapibehandling

Man försöker tillföra genetiskt material till cellerna i disken. Man behöver en vektor för att tillföra eller återimplantera de genförändrade cellerna till disken. Vektorerna man använder sig av är virusvektorer eller icke-virusvektorer var virusvektorerna är mest effektivt. Man är med denna tekniken försiktig med att försöka reta igång kroppens inflammatoriska svar. Tekniken går sådär då man ofta inte kommer åt grundproblemet, vilket ofta är ett nedsatt nutritionstillstånd i disken.

Autolog celltransplantation

Är ett alternativ till att behandla de befintliga cellerna i disken. Man tar autologa celler från icke degenererade diskar och för in i disken. Man har påbörjat humanstudier, men relativt långt till denna behandlingsmetod kan bli en verklighet.

Transplantation av stamceller

Vi är idag i ett mycket tidigt stadie av denna typ av behandlingar.