Remodelacion y degeneracion del disco intervertebral

El dolor raquídeo en general, es una de las causas mas frecuentes de enfermedad, de consulta medica y de imposibilidad laboral. Si bien su localización lumbar es la mas frecuente, es seguido por la localización cervical y mucho menos frecuente por la dorsal
A lo largo de la vida entre el 60% y el 90% de los seres vivos han padecido alguna vez episodios de dolor lumbar. El 5% de la población anualmente tiene un ataque de dolor lumbar y el 1% de los casos se irradia por el Miembro inferior y entre el 1% y el 3%, esta producida por una hernia de disco (23.24)

Esta patología ha sido hasta ahora típica del adulto, encontrándose su máxima incidencia a partir de los 40 años, Sin embargo la historia nos muestra su aparición en edades mas precoces. Es de destacar en las radiografías de la momia de Tutankamon en la camara de Faraones del Museo del Cairo, la enorme artrosis vértebra que se puede ver en sus radiografías y este Faraón murió alrededor de los 20 años . En la actualidad se la encuentra esta enfermedad en la pubertad y aun antes. . En una reciente comunicación ( Diciembre de 2004) a la Radiological Society of North America, , Francis Smith, un consultor de radiología y de medicina del deporte del Hospital Woodend en Aberdeen , Escocia, encuentra que 1 de cada 10 niños estudiados ,menores de 10 años de edad, que nunca habían sufrido dolor lumbar, presentaban estigmas en la RMN de artrosis raquídea. El autor se preocupa por el peso que soportan en sus mochilas los niños con los libros del colegia y recomienda que este no supere el 15% del peso del niño que los soporta

El concepto de degeneración fue aplicado a esta patología por Schmorl y Junghanns en 1932 (37),. Se entiende por degeneracion , la alteración de los tejidos o elementos anatomicos con cambios de la sustancia constituyente y perdida de sus caracteres funcionales. De forma pues que todo proceso que altere los tejidos y deteriore la función, es una degeneracion. No ha sido hasta recientemente con el desarrollo de la biología molecular cuando se ha precisado mas el concepto y se han encontrados indudables elementos de inflamación y posiblemente a un germen o mas causantes de este procesos

Estructuras y función del disco intervertebral.
El disco intervertebral esta compuesto por tres estructuras: Platillo vertebral. Disco Intervertebral y Anulo fibroso
El cartílago que cubre los platillos vertebrales superior e inferior, tiene una estructura similar a cualquier cartílago articular. El espacio comprendido entre los dos platillos vertebrales, esta relleno por el núcleo pulposo, restos de la primitiva notocorda, estructura altamente hidrofilita, formado por Condrocitos que son células polimorfas formadoras de cartílago, dentro de una matriz de colágeno tipo II y una sustancia que tiene un alto contenido en polisacáridos , llamadas proteoglicanos, y responsable de la hidrofilia.. La presión a la que el núcleo pulposo esta sometida por los dos platillos vertebrales esta controlada por el anulo fibroso, compuesto de una densa matriz, de fibras de colágeno tipo I y células de Fibroblastos, formadas por tres capas con distinta orientación de sus fibras y sujetas a los bordes de los platillos vertebrales y de la vértebra., lo que le confiere una alta resistencia y permite el movimiento vertebral sobre el núcleo pulposo.
El disco intervertebral se comporta como una articulación, donde el núcleo pulposo altamente modelable por su hidrofilia, permite el desplazamiento de las superficies vertebrales, soportando esta motilidad por la alta resistencia de anulo fibroso, sujeto fuertemente a las superficies de los platillos vertebrales, lo que le confiere posibilidad de motilidad en flexión, extensión, ligera flexión lateral y rotación y escasa o nula compresión.

Proteoglicanos
La fuerza del disco depende de la avidez por el agua de los proteoglicanos que este contiene Los proteoglicanos son moléculas de carga eléctrica negativa, compuestas por una proteína unida a un oligosacarido y su estructura en síntesis es un colágeno unido al condroitin.. La carga negativa confiere una avidez por el agua que entra por osmosis en el disco y le confiere gran resistencia a la presión.. Los proteoglicanos y el contenido acuoso del disco decrecen con la edad (1.3.51.65). La hidrofilia del disco esta en razón inversa del estrés que soporta (65).De igual forma el contenido de agua y proteoglicanos esta disminuido en los discos degenerados de la columna (51). Es conocido que el estrés continuado sobre un disco alterado lo degenera, y cabe la duda si el estrés continuado sobre un disco sano es también capaz de degenerarlo. Existe la sospecha que el disco degenerado tenga una base genética, (59).
Varias alteraciones químicas se encuentran en el disco degenerado, así la concentración de azufre del condroitin es menor comparativamente en los discos degenerados severamente que en los sanos (27) . La fibromodulina que es otro proteoglicano pierda sulfato de queratina forma progresiva con la edad (61

Durante la degeneración se produce una rotura del disco pulposo y disminuye la proporción y el tipo de colágeno y proteoglicanos, así como una reducción de los condrocitos y se forman espacios y fisuras dentro del núcleo pulposo. Con frecuencia se producen roturas de las fibras de colágeno en el anulo, lesiones en los platillos vertebrales y una involución de los vasos y nervios dentro del núcleo pulposo. Actualmente se piensa que la perdida de células preside estos acontecimientos, por otra parte la aparición de nuevos vasos es la norma, la neoangiogenesis común en todos los procesos inflamatorios y producidos entre otras proteínas por las MMPs.

Colágeno
Es la proteína mas común de nuestro organismo y esta ampliamente distribuida. A su vez varios tipos de Colágeno se distribuyen y tienen funciones diversas. El Colágeno tipo I, se le encuentra en la piel, en el hueso, tendones y en la dentina. Tipo II y tipo IX se les encuentra en el cartílago hialino, humor vítreo . Tipo III se le encuentra en la piel y los vasos sanguíneos. Tipo IV se encuentra en el tejido intersticial. Tipo I se encuentra en el núcleo pulposo y anulo fibroso de los discos normales y degenerados. Los Tipos II y IX, se les encuentra aumentados en áreas de degeneración moderada y cuando están muy degeneradas desaparecen (44). En la degeneración discal provocada por estrés mecánico , el Colágeno tipo II esta disminuida (40). . No todas las investigaciones muestran los mismos resultados así el colágeno tipo II, algunos autores lo encuentran aumentados en pacientes con edades entre 5 y 15 años , y la cantidad de colágeno tipo II esta disminuida en los discos degenerados (2,3). Los colágenos tipos II y IV se les encuentra en los discos independientemente del grado de degeneración ((44). . La proteína N-(carboxymetil) lisina, que forma parte de la estructura del colágeno, se la encuentra aumentada en las degeneraciones avanzadas (45)

Circulación del DI
El metabolismo del DI es bajo y parte de su nutrición la obtiene por difusión (26) , que esta facilitada por el movimiento del DI (25). La mayor parte de la nutrición la proporcionan los capilares que llegan desde los cuerpos vertebrales a los platillos vertebrales (10). Los capilares del DI reciben sangre desde los brazos dístales de las arterias ínteróseas, El flujo sanguíneo a los platillos vertebrales esta modulado en parte por condiciones humorales y se incrementa por la acetilcolina (68). En algún momento se pensó que los receptores mucarinicos encontrados en los platillos se bloquearían por la nicotina y se afectaría la circulación (68). las lesiones de estos platillos permiten en ocasiones emigrar el DI y formar las hernias de Smort (54). Los vasos y linfáticos están en el anulo del disco en los pacientes sobre los 20 años de edad, pero no existen en el núcleo pulposo a ninguna edad (56) La concentración de oxigeno es mayor en el borde del disco y la concentración de lactatos es mayor en el centro que es la región mas alejada de los vasos sanguíneos. (4). La concentración de oxigeno y lactatos varia de unas personas a otra, pero no parece cambiar en los estados patológicos (4).
Los cambios en la vascularización del disco son evidentes. Desaparecen las arterias anastomoticas normales de la superficie anterolateral y son sustituidos por arterias tortuosas en el anulo del disco degenerado y lo son en forma de aumento de los capilares, lo que se llama angiogenesis , (33). Este cambio aparece antes que lo hagan los estigmas degenerativos del disco y una de las causas que lo podrían motivar, seria la disminución de los vasos por la formación de osteofitos (33), lo que daría una relación entre vascularización del disco y degeneración . Algunos autores creen que esta neovascularización se debería a la respuesta a una lesión, como una respuesta vascular reparadora (66), En la actualidad se sabe que las MMP9 es la responsable de la neoangiogenesis en los tejidos en remodelación inflamatoria (29 ). Se han hecho sugerencias sobre la relación entre la neoangiogenesis y la aparición de células endoteliales , fibroblastos y células mononucleres (53). Comparando los especimenes extraídos de la cirugía, con los obtenidos de cadáver, no existe en los degenerados mayor numero de células que en los no degenerados y si una relación entre la neoangiogenesis y el colágeno de matriz inactivo (53). Los macrófagos y los vasos aumentados han sido encontrados en los trozos de disco, pero no se las ha podido relacionar con el dolor radicular (67)

Inervación del Disco Intervertebral.
Los brazos meníngeos del nervio espinal llamado nervio sinuvertebral recurrente, inervan el espacio alrededor del disco. Este nervio sale desde la raíz dorsal en el ganglio y desde el foramen se divide en en una porción mayor ascendente y una menor descendente .El nervio sinuvertebral esta formado por ramicomunicante que salen desde varios ganglios cervicales .(16.17). El anulo esta inervado tanto en el hombre como en los animales, pero no el núcleo pulposo. (18.19). El ligamento longitudinal común anterior recibe inervación aferente desde las raíces dorsales de los ganglios (20). El ligamento longitudinal común posterior recibe innervación nociceptiva abundante y este nervio inerva a su vez las hojas externa del anulo fibroso desde el nervio recurrente (18.20). En el disco degenerado se ha encontrado mayor innervación y mayor vascularización (12.19.22)

Degeneracion Discal

El cartílago articular es un tejido extraordinario que sustenta la funcion esquelética, protege las superficies articulares de los huesos con un material, resistente, no compresible durante las actividades normales de carga y esta sustentado por tejido muscular , que a su vez le confiere motilidad voluntaria
Las propiedades del tejido cartilaginosos están proporcionadas por dos macromolegulas de su MEC, segregadas por los Condrocitos.
Uno es el colágeno, proteína que forma malla protectora que da forma y propiedades tensiles
La otra es un proteoglicanos , que es una macromolécula que contiene una cadena de mas de 200 polisacáridos , condroitin sulfato y keratin sulfato, de gran electronegatividad que le proporciona gran avidez por el agua y a su vez responsable de su resistencia a la presión

En condiciones normales y merced a estímulos proteicos plasmáticos y mecánicos, los condrocitos producen continuamente proteoglicanos y colágeno, que mantiene útil y resistente la MEC, esto se reconoce con el nombre de remodelación.
La patofisiologia de la degeneración discal ha sido vista desde múltiples perspectiva que llevan a un punto común. Perdida de condrocitos que dejan de producir colágeno II y Proteoglicanos.

El disco activa tejidos para autorepararse , pero esta regeneración es muy débil, motivada por la escasa circulación del disco(15).

La vejez lleva consigo una disminución de condrocitos por mm3, que es mayor en la zona superficial y en consecuencia una disminución de la síntesis de las moléculas que componen el cartílago (33.34.35)

Origen del Dolor.
El efecto mecánico que ejerce la protusion discal sobre la raíz espinal, se consideró responsable del dolor (25) y muchos autores siguen considerando responsable al efecto mecánico sobre la estructura nerviosa del dolor (ultima revisión en JNS)
A partir de 1958 Smyth y Wright , una serie de experimentos empiezan a demostrar que es posible que un componente inflamatorio, tales como las citoquinas, altere el Ph e irrite las terminaciones nerviosas, sea también causante del dolor. (26.27.28.36)
Aunque no solo se le ha achacado el dolor a los elementos alterados fisica y químicamente del raquis y su contenido nervioso, sino a los reguladores del dolor en el cerebro, así. Recientemente publica en el Journal of Neuroscience, November 23rd, Dr V Apkarian’s et al, del Northwester University Institute of Neuroscience en Chicago usa la RMN para comparar la morfología del cerebro entre 26 pacientes con dolor lumbar cronico y 26 controles. La mitad de los pacientes tenian dolor neuropatico y la mitad no neuropatico . El volumen de la sustancia gris neocortical estaba reducida en el 11% en los pacientes con dolor lumbar comparados con los controles: Los investigadores estiman que son necesarios entre 10 y 20 años para producir esta perdida y creen que la causa puede ser excitoticidad e inflamación. Concluye que la atrofia neocortical de los pacientes con dolor lumbar crónico es similar a la que se encuentra en los pacientes viejos
Inflamación
Cuando un agente externo, trauma, germen o un largo etc, actúan, la remodelación se convierte en inflamación, La inflamación es una respuesta del huésped a una gran variedad de lesiones tisulares, caracterizada por el movimiento de células y fluidos desde la sangre hacia los tejidos extravasculares en el lugar en el que se ha iniciado el estímulo nocivo, bajo
la influencia de factores quimiotácticos producidos localmente y la resultante es que
los condrocitos entran en apoptosis, no segregan la MEC adecuada y no pueden reparar las lesiones del cartílago, convirtiéndose la articulación en hipermovil e incapaces de soportar la presión.
Desde que los tejidos articulares son insultados hasta que aparece la apoptosis y degeneración del cartílago ocurren una serie de eventos que son iguales en todos los tejidos inflamados.. En la actualidad se cree que cuando ocurre la agresión de los tejidos, las célula agredidas activan quinazas y estas despiertan la producción de genes rápidos ( erlis genes) que inducen la producción de citoquinas y chemoquinas que a su vez inducen proteasas neutras, las cuales pasan por distintos estadios, trascripción, traslado, activación e inhibición. En condiciones normales estas proteasas están neutralizadas , pero cuando son estimuladas desarrollan un gran poder toxico Son segregadas como enzimas latentes y cuando son activadas estas enzimas tiene un papel importante en el desarrollo normal, pero son muy destructivas en la inflamación. Afectan de preferencia la estructura vascular atacando la membrana basal que rodea los vasos y en el caso del cartílago a los condrocitos, Estas proteasas son llamadas metaloproteasas (MMPs) y están clasificadas en 4 grupos, 1. Colagenasas Intesticiales, 2..- Estreptomelisinas 3.- Gelatinazas y 4 MMPs de matiz.. La acción de estas MMPs esta balanceada por inhibidores endogenos de las MMPs (TIMPs) y α2-macroglobulina.. De este balance entre producción, activación e inhibición, puede ocurrir una excesiva proteolisis de los tejidos o la inhibición. Cuando la proteolisis es mayor que la inhibición, ocurre la alteración de la matrix extracelular y apoptopsis, y cuando la inhibición es excesiva ocurre la fibrosis tisular o cicatriz (38,39,40,41,42)

La excesiva actividad proteolitica precipita los problemas articulares y es la llave por la cual el cartílago enferma en las articulaciones
Las fisura y rotura del disco son las marcas iniciales y mas evidentes de la
degeneración del DI. Esto conduce de manera progresiva a la disminución de su altura por reabsorción del mismo.
La remodelación patológica se conoce como inflamación y puede ser aguda o crónica, dependiendo de la agresividad del agente atacante.

El seguimiento histológico de la degeneración IV, es progresivo y marcadamente diferente.
De una manera esquemática podríamos dividirla en :
1.- Muerte de los Condrocitos, y falta de segregación del Colágeno y proteoglicanos
Deshidratación del disco, rotura trasversal de este , dolor y disminución de la motilidad por contractura muscular.
2.- Intento de reparación del disco, poco conocido
3.- Aumento de la motilidad de la articulación, tracción sobre los bordes óseos, formación de osteofitos.
4.- Aumento del volumen de los tejidos articulare, aumento de la neoangiogenesis y de nervogenesis. Reabsorción del disco intervertebral hasta su desaparición.

5.- Grandes deformaciones articulares e inutilidad de la misma

Cuando las causas estresantes aparecen se inicia la inflamación y se incrementa la remodelación, y muy posiblemente es el mismo modelo que produce, la arteriosclerosis, y gran parte de la patología vascular,.así como otra importante variedad de enfermedades. Por supuesto es la primera causa de explicación de la degeneración del cartílago, no solo raquídeo sino de las restantes articulaciones tendones etc.

Este estudio abre la posibilidad de inhibir estas sustancias y encontrar los agentes que la desencadenan para frenarla

La remodelación se hace por las metaloproteinasas de matriz, las cuales poseen el zinc en su composición, y la cicatrización dependerá de la ausencia o exceso de este elemento.
Las MMPs. son unas de las proteínas mas viejas encontradas en
las bacterias, hongos y altos organismos. Difieren entre ellas ampliamente por
su estructura, pero la mayor parte de ellas contienen un átomo de Zinc que
tienen actividad catalítica. Alguna vez el Zn es sustituido por otro metal tales
como el cobalto o el níquel sin perdida de su actividad. La estructura
cristalografica de las MMP por lisis bacteriana , muestra que el Zn esta unido a 2
histidinas y a acido glutámico. Muchas enzimas contienen la secuencia HEXXH,
que suponen la union de 2 histidinas unidas por el Zn, mientras que el tercer
ligante puede ser un acido glutámico (termolisis, neprisin, alanil
aminopeptidasa) o histidina (astacin, serralisin). Otras familias muestran
modelos deistintos de union del Zn.(14)

A diferencia de otras enzimas, las metaloproteinasas, tienen una matriz inactiva, que oportunamente es activada. Los principales elementos de esta familia de enzimas son: colagenaza ( gelatinasa que degradan el colágeno amorfo y la fibronectina). La estrectomelisina (degrada la laminina, proteoglicanos y otros, la MBMM ( o metaloproteinasas de matriz ligada a las membranas).(14)

Estas enzimas son producidas por varias celulas bajo los estímulos de crecimiento y citocinas y liberadas en forma de proennzimas , las cuales son activadas en la matriz por otras proteasas y radicaales libres e inactivadas localmente por TIMPs, que son inhibidores tisulares de las metaloproteinasas. (6) Además el balance entre las MMPs y el tejido enzimatico inhibidor, TIM, esta alterado en el cartílago degenerado, lo que sugiere que la potenciación de los TIM, podría ser una opción terapéutica en la patología discal minimizando la degradación de la matriz extracelular (11

Las Metalloproteinasas juegan un importante papel en la degradación y reabsorción del DI. Una serie de stres ponen en marcha el procesos inflamatorio discal. A nivel experimental, la compresión estática mantenida en el raquis de animales lleva consigo aun aumento de las MMPs, concretamente la MMP-2 tras activación de la proenzimas ( 7).De igual forma la fijación no rigida de la rodilla en perroses, produce atrofia y el estudio biológico muestra : disminución de los condorcitos, elevación de las MMPs y disminución de los PIM, comparadas con el grupo control (12). .

La intervención de las MMPs en la reabsorción del disco y en la aparición de las roturas y fisuras del disco haciendole perder su funcion es conocida (10)

La actividad de las MMPs es mas prevalente en la hernia de disco que en otras alteraciones del disco y tienen un papel en la evolución de la degeneracion del disco. Las MMPs están producidas por las células del endotelio de los vasos neoformados así como por las células locales . La elevación de las MMPs fue mayor en la MMPs-1,2,3 y 9 y fue menor para las MMPs 1 y 8. Las MMPs fueron encontradas de preferencia en las celulas cluster y en las endoteliales de los discos degenerados macroscopicamente .

La reabsorción espontánea del DI herniado , es observada , cuando existe un claro contacto de este con el canal raquídeo y espacio peridural. Las MMPs-3,7 y 8 están implicada en la reabsorción del DI herniado La MMP-7 estuvo localizada en los monocitos y condrocitos que infiltran el tejido herniado , mientras que la MMP8 estuvo expresada específicamente por los condrocitos

La producción de MMP-3 en el DI degenerado fue significativamente mas alta, que en el disco sano (8)

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Las células de los discos intervertebrales sanos, obtenidas de abordajes raquídeos por traumas o escoliosis , cultivadas y sometidas a la acción de Interleuquina-1 beta, incrementan la producción de , MMPs, NO, Il6 y postaglaandina E2. Las celulas no degeneradas y sin estimulo de Il-1, la producción de los mediadores antes descritos es baja y los discos degenerados tienen una producción espontanea alta y se incrementó aun mas cuando se les estimuló con Il-1 beta. La producción endógena de NO es fuertemente inhibidora de la Il-6, lo que sugiere que el mecanismo autocrino, supone un papel importante en la regulación del metabolismo del disco.

La inyección de colagenazas en el disco intervertebral a nivel experimental y en humanos ha sido capaz de disolver el disco y tener un efecto similar a la chimopapaina (1.2.4) Produjo áreas microquisticas y condromas, respeta el anulo fibroso pero produjo daños en la grasa peridural , huesos y ligamento (3). La colagenasa a distintas concentraciones inyectadas en conejos, en el espacio epidural produce adelgazamiento de la dura si es a altas concentraciones y se inyecta dentro de la dura produce paraplejia por hemorragias (5)

Papel de la Infección en la inflamación del disco

El hallazgo de Helicobacter Pilori en una de las enfermedades mas prevalerte de la historia de la medicina, el ulcus gástrico, ha forzado encontrar gérmenes en las patologías catalogadas como degenerativas, evolutivas y sobre todo de los mayores

El biólogo Paul Edwards (31) defiende la teoría de que la mayoría de las enfermedades crónicas degenerativas, si no todas, de los viejos tienen un origen microbiano). Por otra parte a lo largo de la segunda mitad del siglo XX una serie de enfermedades fueron tipificadas como microbianas y quedan por tipificar otras muchas, pero en las que se tiene la sospecha que también estan producidas por gérmenes. 32.
También en la AV, se empiezan a descubrir gérmenes hasta ahora considerados como no agresivos para nuestra biología, y que podrían explicar esta enfermedad tan invalidante y tan resistente a nuestros medios terapéuticos. Stirling A,et al. (30) han encontrado en un 53% de los discos cultivados extraídos de microdiscectomis quirúrgicas,germenes en los que destaca marcadamente el Propionebacteiun acne, asi mismo se han encontrados proteínas especificas de gérmenes Gram negativos y es posible que otros gérmenes por investigar o que actúan golpeando y huyendo, sean causantes de la AV.CStirling A,et al. Worthington T, Rafiq M, Lambert PA, Elliott TSJ. Association between sciatica and Propionibacterium Acnes. Lancet 2001;357:2024-2025)

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