Глицерин-индуцированная дегенерация параспинальных мышц приводит к гипер

Sep 28, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8170 (2023) Цитировать эту статью

296 Доступов

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Дегенеративные заболевания позвоночника, включая кифотические деформации, связаны с рядом дегенеративных характеристик параспинальной мускулатуры. Поэтому была выдвинута гипотеза, что параспинальная мышечная дисфункция является причинным фактором дегенеративной деформации позвоночника; однако экспериментальные исследования, демонстрирующие причинно-следственные связи, отсутствуют. Самцы и самки мышей получали инъекции глицерина или физиологического раствора двусторонне по длине параспинальных мышц в четыре момента времени, каждый из которых разделен на 2 недели. Сразу после умерщвления была проведена микроКТ для измерения деформации позвоночника; биопсия параспинальных мышц проводилась для измерения активных, пассивных и структурных свойств; и поясничные отделы позвоночника были зафиксированы для анализа дегенерации межпозвоночных дисков (МПД). У мышей, которым вводили глицерин, наблюдались явные признаки дегенерации и дисфункции параспинальных мышц: значительно (p <0,01) большее содержание коллагена, более низкая плотность, более низкая абсолютная активная сила, большая пассивная жесткость по сравнению с мышами, которым вводился физиологический раствор. Кроме того, у мышей, которым вводили глицерин, наблюдалась деформация позвоночника: значительно (p <0,01) больший кифотический угол, чем у мышей, которым вводили физиологический раствор. Мыши, которым инъецировали глицерин, также продемонстрировали значительно (p <0,01) больший показатель дегенерации МПД (хотя и легкий) на самом верхнем поясничном уровне по сравнению с мышами, которым инъецировали физиологический раствор. Эти данные являются прямым доказательством того, что комбинированные морфологические (фиброз) и функциональные (активно более слабые и пассивно более жесткие) изменения параспинальных мышц могут привести к негативным изменениям и деформации грудопоясничного отдела позвоночника.

Ожидается, что с ростом старения населения число пациентов, получающих лечение по поводу дегенеративных заболеваний позвоночника, будет увеличиваться1, что создаст значительное бремя для качества жизни и социальных издержек2,3. Дегенеративные заболевания позвоночника представляют собой многофакторное заболевание, которое связано со спектром признаков, связанных со скелетными мышцами, включая увеличение параспинального жира4,5 и содержание коллагена6,7, снижение силы параспинальных мышц8 и изменение пассивных механических свойств параспинальных мышц9. Это неудивительно, поскольку многие хронические заболевания связаны с изменениями скелетных мышц10,11,12,13; дегенеративные заболевания позвоночника не являются исключением. В обширной литературе миостеатоз (мышечная жировая инфильтрация), фиброз и атрофия уже связываются с многочисленными патологиями позвоночника, включая гиперкифотическую деформацию14,15,16, дегенерацию межпозвоночных дисков (МПД)17,18, грыжу МПД7,18 и неспецифическую деформацию поясницы. боль5. Кроме того, у пациентов с кифотической деформацией поясничного отдела позвоночника наблюдается более выраженная дегенерация параспинальных мышц по сравнению с пациентами без деформации6. Эти изменения мышц, связанные с деформацией позвоночника, важны, поскольку было показано, что сагиттальный дисбаланс, связанный с кифотической деформацией, является наиболее надежным рентгенологическим предиктором и индикатором состояния здоровья взрослых с заболеваниями позвоночника19. Хотя предполагается, что параспинальная и позвоночно-тазовая мышечная дисфункция является причинным фактором дегенеративной деформации позвоночника14,15,20,21,22,23, экспериментальные исследования, демонстрирующие истинные причинно-следственные связи, отсутствуют.

Недавняя работа продемонстрировала большую вариабельность активных (удельная сила) и пассивных (модуль упругости) функциональных свойств биоптатов параспинальных мышц у взрослых пациентов с дегенеративной деформацией позвоночника, сообщая о значениях, которые кажутся нарушенными по сравнению с соответствующими по возрасту литературными нормами скелетных мышц24. Тем не менее, неизвестно, являются ли мышечные изменения следствием дегенерации и деформации позвоночника или они предшествуют, способствуют или сопровождают прогрессирование заболевания; Для рассмотрения таких гипотез необходимы причинно-следственные данные. Однако из-за длительного прогрессирующего течения дегенеративных заболеваний позвоночника у людей и отсутствия данных о мышцах на бессимптомных ранних стадиях заболевания получить такие данные у людей нереально. Лишь немногие исследования на животных пытались распутать взаимосвязь между патофизиологией параспинальных мышц и дегенеративными деформациями позвоночника25,26. Чо и др.25 обнаружили, что тяжелое повреждение параспинальных мышц (2-недельная ишемия) у крыс приводило к грудопоясничной кифотической деформации; однако авторы не определили количественно дегенеративные изменения в мышцах, и механизм повреждения мышц, вероятно, был нефизиологическим. Аналогичным образом, Hey и соавт.26 использовали модель миопатии с нокаутом TSC1 всего тела у мышей и продемонстрировали, что миопатия мышц всего тела приводит к грудопоясничной кифотической деформации у 12-месячных мышей по сравнению с контрольной группой того же возраста. Однако это исследование было ограничено тем, что миопатия не была специфической для параспинальных мышц, а скорее затрагивала всю систему скелетных мышц, а количество мышечного фиброза и жировой инфильтрации не измерялось, а также не проводились какие-либо функциональные измерения.