Строение и особенности межпозвоночных дисков

Межпозвоночные диски – хрящевые образования, соединяющие между собой тела позвонков и составляющие вместе с ними позвоночный столб. Они имеют сложно организованную структуру, потому и нарушение в них гомеостаза (саморегуляции системы) неизбежно приводит к дегенеративно-дистрофическим и патологическим изменениям как в связочно-хрящевых, так и в костных тканях.

Межпозвонковые диски, как и все суставные соединения, играют весомую роль в функционировании опорно-двигательного аппарата человека, но на сегодняшний день они все еще остаются малоизученными.

Но даже имеющихся скудных медицинских сведений достаточно, чтобы сделать вывод, что их двигательные способности и возможности во многом зависят от химических свойств матрикса хрящевых тканей, генетической предрасположенности и характера внутриклеточных обменных (метаболических) процессов. И потому поддержание в организме нормального обмена веществ предотвращает многие значимые патологии позвоночного комплекса и всего скелета.

Анатомия

Позвоночник или позвоночный столб человека – это ось, опора или основа всего скелета (совокупность всех костей организма человека, составляющих пассивную часть его опорно-двигательного аппарата). Позвоночник содержит 33-34 костных позвонка, которые соединены между собой суставными соединениями, хрящами (межпозвоночными дисками) и связками.

Основные функции позвоночного столба:

• опора скелета;
• поддержание равновесия в вертикальном положении;
• совершение движений туловищем и головой;
• перемещение тела в пространстве;
• защита спинного мозга.

Каждый позвонок состоит из основной части (тела) и дуги позвонка. Дуга в свою очередь состоит из остистых, поперечных и суставных отростков. Тело и дужка позвонка образуют отверстие, в котором размещается спинной мозг, а все вместе взятые отверстия позвоночного столба составляют позвоночный канал. Верхняя часть дуги позвонка ограничивает спинной мозг, а отростки служат для сочленения позвонков между собой и прикрепления к ним мышц и связок.

Между телами позвонков позвоночника человека расположены хрящевые прослойки, называемые межпозвонковыми дисками. Именно они обеспечивают подвижность и гибкость позвоночного столба, его устойчивость к вертикальным нагрузкам, а также выполняют роль амортизаторов, смягчающих удары и сотрясения позвонков при физической деятельности (беге, прыжках, ходьбе и пр.).

Строение и особенности межпозвонковых дисков

Межпозвоночные диски – это фиброзно-хрящевые образования, соединяющие два смежных позвонка.

Они состоят из:

• студенистой гелеобразной массы в центре диска (пульпозное ядро);
• плотной волокнистой кольцевидной оболочки, опоясывающей ядро (фиброзное кольцо);
• соединительнотканных пластинок (слой белого волокнистого хряща), расположенных сверху и снизу диска, выстилающих тело позвонков (замыкательные пластины).

По химическому составу пульпозное ядро состоит из протеогликанов (сложных белков), длинных цепей гиалуроновой кислоты с гидрофильными боковыми ответвлениями.

Высота межпозвонковых дисков разнится в зависимости от того, в каком отделе позвоночника он находится и какую нагрузку ему приходится выдерживать. Самые тонкие диски расположены в шейном отделе, а самые высокие (примерно 11 мм) – в поясничном. При этом задняя часть фиброзного кольца (находящаяся ближе к спине) обычно немного толще передней.

Межпозвоночные диски не несут в себе кровеносных сосудов, и их питание происходит диффузным образом через замыкательные пластины. Это значит, что хрящи получают необходимую им воду и питательные вещества из близлежащих мягких тканей и прилегающего к ним костного мозга, расположенного в теле позвонка.

Метаболические процессы в межпозвонковых дисках протекают очень медленно. Именно дегидратация дисков и дефицит минеральных веществ становятся стартовыми причинами развития остеохондрозного заболевания позвоночника, а в дальнейшем – протрузии и грыжи диска.

Естественное «старение» организма (дегенеративные биохимические процессы) начинается в возрасте около 30 лет. Оно проявляется в увеличении соотношения кератина сульфата к хондроэтину сульфату, снижении синтеза и концентрации протеогликанов и деполимеризации мукополисахаридов, что приводит к обезвоживанию хряща. Кроме того, интенсивность и скорость обменных процессов в дисках напрямую зависит от их формы и прилагаемой к ним нагрузки.

В результате поступление в межпозвоночный диск кислорода и питательных веществ ухудшается, а продукты обмена и распада, наоборот, откладываются. Пульпозное ядро постепенно накапливает коллаген, который замещается фиброзно-хрящевой тканью (становится более плотным) и как бы срастается с фиброзным кольцом.

Этот процесс обычно начинается с задней части диска, затем распространяется на всю его поверхность. Диск теряет упругость и эластичность, перестает выполнять свои амортизационные функции. Затем на фиброзном кольце начинают образовываться трещины, в сторону которых перемещается уплотненное пульпозное ядро.

Метаболические процессы в дисках

Питание межпозвоночных хрящей в основном происходит через замыкательные пластины из кровеносных сосудов, расположенных в костных тканях позвонков. Наибольшее количество капилляров локализировано в центральной части диска. Их число существенно уменьшается по направлению к внешнему краю (к фиброзному кольцу).

Вещества, доставляемые к диску:

• кислород, глюкоза, вода и прочие необходимые для питания соединения;
• аминокислоты, сульфаты и микроэлементы, которые требуются для синтеза компонентов хрящевого матрикса.

Внеклеточный матрикс – это основа соединительных тканей организма, обеспечивающая механическую поддержку клеток и участвующая в транспорте химических веществ. Основными компонентами матрикса являются: коллаген, гиалуроновая кислота, протеогликаны и пр. Матрикс костных тканей в большом количестве содержит и минеральные вещества.

Питательные вещества, попадая в диск, сначала проходят через слой плотного внеклеточного матрикса и только затем достигают пульпозного ядра. У взрослого человека ядро диска расположено примерно на расстоянии 7-8 мм от ближайших кровеносных сосудов. Продукты распада из межпозвоночного диска выводятся в обратном порядке и с той же скоростью.

Таким образом, транспортные качества хрящевой ткани во многом определяются состоянием матрикса, а также дисперсностью, растворенностью и концентрацией питательной жидкости.

Нарушения и патологии метаболических процессов в межпозвонковых дисках условно можно разделить на уровни:

• хронические заболевания, непосредственно влияющие на кровообращение во всем организме и кровоснабжение позвоночника в частности (например, атеросклероз);
• болезни, влияющие на проницаемость капилляров, снабжающих межпозвоночные хрящи питательными веществами (например, серповидноклеточная анемия, кессонная болезнь, заболевание Гоше и пр.);
• патологии, связанные с нарушением переноса питательных веществ к пульпозному ядру и обратно (например, гормональные или ферментативные ингибиторные процессы).

Однако, несмотря на уровни и причины нарушения обменных процессов в итоге они неизменно приводят к дистрофическим и анатомо-функциональным изменениям в организме, к сбоям в обеспечении суточного жизненного цикла позвоночного комплекса, который в идеале должен состоять из чередующихся периодов нагрузок и расслабления (релаксации).

Последствия нарушения метаболизма

Остеохондроз является одним из наиболее часто диагностируемых заболеваний опорно-двигательного аппарата, возникающим на фоне дегенеративно-дистрофических изменений и обменных нарушений в организме. Дальнейшее прогрессирование патологий приводит к серьезным осложнениям:

• Возникновению протрузий и грыж межпозвоночных дисков, при которых пульпозное ядро выпячивается за анатомически допустимые пределы или выходит наружу через перфорированное фиброзное кольцо.
• Образованию секвестра (отделение части диска), который быстро отмирает и вызывает некротические процессы в спинномозговом канале.
• Развитию артритов и артрозов всех хрящевых соединений в организме.
• Продавливанию костной ткани тела позвонка хрящевыми замыкательными пластинами, что увеличивает риск образования компрессионных переломов позвонков (грыжа шморля);
• Смещению позвонков патологического сегмента вперед или назад относительно оси позвоночного столба (спондилолистез), что в свою очередь может спровоцировать стойкое сужение позвоночного канала и сдавливание спинного мозга (стеноз).
• Снижение высоты диска чревато смыканием остистых отростков, их срастанием, образованием псевдосуставов и анкилоза.
• Возникновению искривлений осанки (сколиоза, чрезмерного лордоза или кифоза позвоночника).
• В пожилом возрасте к формированию остеопороза костных тканей и увеличению риска патологических переломов (например, перелом шейки бедра увеличивает вероятность преждевременного летального исхода в несколько раз).
• Хроническая компрессия нервных корешков вызывает неврологические нарушения, выражающиеся в выпадении чувствительности иннервируемого участка, замедлении рефлекторных реакций, развитии парезов и параличей конечностей, дисфункции внутренних органов.
• Разрастание краевых частей костных тканей позвонков, образование остеофитов и кальцификация связок дают толчок к развитию спондилеза, который характеризуется ограничением подвижности позвоночного столба и сужением спинномозгового канала.