Noticias Noticias

Volver a la página índice
Atrás

Nuevas hipótesis sobre el papel de las placas terminales cartilaginosas en la degeneración del disco intervertebral

Nuevas hipótesis sobre el papel de las placas terminales cartilaginosas en la degeneración del disco intervertebral

Aportadas por un estudio publicado el 19 de septiembre en la revista Frontiers in Physiology que ha sido liderado por Jérôme Noailly, con Carlos Ruiz Wills y Miguel A. González Ballester, todos ellos miembros del BCN MedTech, como coautores, conjuntamente con investigadores de la Universidad finlandesa de Oulu.

03.10.2018

 

Los discos intervertebrales son las almohadillas cartilaginosas que separan cada una de las vértebras de la columna vertebral gracias a los cuales las vértebras se mantienen juntas y con un cierto grado de movilidad. La degeneración de los discos depende de muchos factores y a la hora de tratar o prevenir esta enfermedad, una gran dificultad reside en la identificación de mecanismos o secuencias concretas de destrucción de los tejidos del disco para encontrar dianas terapéuticas eficientes.

El disco intervertebral es el órgano no vascularizado más grande del cuerpo humano, y la supervivencia y actividad anabólica de sus células depende de la difusión de glucosa desde los vasos sanguíneos periféricos hasta el interior del disco. Partiendo de la premisa de que una fina capa de tejido (menos de un milímetro de espesor), llamada placa terminal cartilaginosa (cartilaginous endplate) entre el disco intervertebral y las vertebras, puede estar sujeta a un proceso de degradación precoz, la nutrición de las células del disco podría estar comprometida por cargas mecánicas estáticas y resultar en procesos degenerativos clínicamente relevantes, según se desprende de un estudio teórico publicado el 19 de septiembre en la revista Frontiers in Physiology que aporta una nueva visión del proceso degenerativo del disco intervertebral.

Este ha sido un trabajo llevado a cabo por Jérôme Noailly, con Carlos Ruiz Wills y Miguel A. González Ballester (ICREA), investigadores del BCN MedTech del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, conjuntamente con investigadores de la Universidad de Oulu (Finlandia).

Evaluamos cómo los cambios moderados en la composición de las placas terminales cartilaginosas podían afectar a la nutrición del disco y la viabilidad celular en la degeneración del disco intervertebral

Las placas terminales cartilaginosas son unas capas de cartílago que se sitúan en la parte superior e inferior del disco y son una de las vías principales de difusión de glucosa para la nutrición de las células que conforman el disco intervertebral. Hasta ahora se había considerado que la esclerosis de la plaqueta ósea adyacente era la responsable de la disminución de la difusión y la nutrición de las células del disco. Sin embargo, varias evidencias experimentales e incluso clínicas no suelen ser compatibles con esta hipótesis.

Por este motivo "evaluamos cómo los cambios moderados en la composición de las placas terminales cartilaginosas podían afectar a la nutrición del disco y la viabilidad celular en la degeneración del disco intervertebral", explican Carlos Ruiz Wills y Jérôme Noailly, primer autor e investigador principal del trabajo, respectivamente.

Un modelo de placa terminal cartilaginosa

Los investigadores han desarrollado un modelo de placa terminal cartilaginosa con una nueva formulación de permeabilidad basada en la composición de la placa. Representando los vasos sanguíneos periféricos al disco intervertebral, el contorno del modelo está alimentado por concentraciones fijas de los solutos (glucosa, oxígeno, lactato) que intervienen en la nutrición de las células simulada en todo el disco por un modelo metabólico. En el modelo, a la interacción entre la difusión de nutrientes y el metabolismo del disco se añaden deformaciones mecánicas, calculadas en base a diversos ciclos de carga diaria que corresponden a períodos de descanso y actividad física moderada.

La degeneración de las placas terminales cartilaginosas es una condición indispensable para provocar la muerte por inanición de sus células y esto repercute en la degeneración del disco intervertebral

Partiendo de este modelo, los autores han puesto de manifiesto que la permeabilidad de las placas terminales cartilaginosas aumenta con la degeneración y envejecimiento del tejido, conforme muestran también los estudios in vivo. Pero además "nuestros resultados indican que la degeneración de las placas puede ser la responsable de la deshidratación del núcleo pulposo (nucleus pulposus - véase imagen) -parte central del disco, de tipo gelatinoso, que resiste y redistribuye las fuerzas de compresión de las vértebras gracias al agua que contiene-bajo carga mecánica.

Esta carga mecánica hace que el agua de núcleo se escape por la placa degenerada, y que localmente la estructura porosa del núcleo deshidratado colapse. Este colapso afectaría particularmente a los niveles de oxígeno, lactato y glucosa cerca del anillo fibroso (annulus fibrosus), un fibrocartílago que rodea el núcleo, controla gran parte de las deformaciones del disco frente a movimientos de flexión y torsión del tronco e impide que el material que conforma el núcleo pulposo se escape (hernia discal).

Este estudio teórico cuestiona el paradigma actual que suele atribuir a las calcificaciones de las placas terminales la causa de la inanición celular en el disco, y sugiere un camino alternativo para la comprensión de la degeneración del disco intervertebral; un nuevo enfoque en el que la degradación temprana de las placas terminales cartilaginosas juega un papel primordial.

“Por un lado, el posible colapso de parte del núcleo pulposo sano y el daño biológico del anillo fibroso por estrés nutritivo de las células circundantes, después de un problema inicial en las placas cartilaginosas, explicarían que la herniación del anillo no sea siempre una consecuencia de la degeneración del núcleo. Por otro lado, las simulaciones realizadas aportan mecanismos racionales que podrían explicar porqué los discos con señales de degeneración a nivel de las placas cartilaginosas suelen sufrir procesos degenerativos más severos y precoces, apuntando a estas placas cartilaginosas como una posible diana terapéutica importante”, explica Jérôme Noailly.

Trabajo de referencia:

Carlos Ruiz Wills, Baptiste Foata, Miguel Á. González Ballester, Jaro Karppinen, Jérôme Noailly (2018), "Theoretical Explorations Generate New Hypotheses About the Role of the Cartilage Endplate in Early intervertebral Disk Degeneration", Frontiers Physiology, 19 de septiembre, https://doi.org/10.3389/fphys.2018.01210.

 

Multimèdia

Multimedia

Multimedia

Categorías: