Ученые выяснили, почему позвоночник человека быстро изнашивается

Исследователи из Университета Манчестера установили, что коллагеновые волокна внутри межпозвоночных дисков одновременно обеспечивают устойчивость позвоночника к нагрузкам и создают предпосылки для повреждения отдельных участков ткани. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Исследователи изучили межпозвоночные диски с помощью мощного рентгеновского излучения и метода TomoSAXS, который позволяет получать трехмерные изображения их внутренней структуры и отдельных коллагеновых волокон.

Выяснилось, что коллагеновые фибриллы, из которых состоит ткань межпозвоночных дисков, находятся в состоянии предварительного напряжения еще до воздействия дополнительной нагрузки на позвоночник. Благодаря этому диски сохраняют жесткость и способны выдерживать повседневные нагрузки, возникающие при ходьбе, наклонах и подъеме тяжестей.

Вместе с тем напряжение распределяется по структуре неравномерно. Наиболее высокие показатели исследователи обнаружили в сильно изогнутых коллагеновых волокнах, особенно в области перехода между внутренней и внешней частями диска. По мнению авторов работы, такие участки могут быть более подвержены повреждениям и развитию межпозвоночных грыж.

Таким образом, устройство дисков предполагает определенный компромисс: предварительное напряжение помогает распределять нагрузку и поддерживать прочность ткани, но одновременно уменьшает запас устойчивости отдельных ее элементов при дополнительном воздействии.

Ученые отмечают, что результаты исследования пока не позволяют предложить новые способы лечения боли в спине. Однако разработанный метод поможет глубже изучить механизмы повреждения межпозвоночных дисков при старении и различных заболеваниях.