סוכרת מסוג 2 משנה את התנהגות הדיסקים בעמוד החוליה, הופכת אותם לקשיחים יותר, וגם גורמת לדיסקים לשנות צורה מוקדם מהרגיל. כתוצאה מכך, יכולת הדיסק לעמוד בלחץ נפגעת. זהו אחד הממצאים של מחקר חדש במכרסמים של צוות מהנדסים ורופאים מאוניברסיטת קליפורניה סן דייגו, UC Davis, UCSF ואוניברסיטת יוטה.
כאבי גב תחתון הם גורם עיקרי לנכות, הקשור לעיתים קרובות לניוון הדיסק הבין חולייתי. אנשים עם סוכרת מסוג 2 מתמודדים עם סיכון גבוה יותר לכאבי גב תחתון ובעיות הקשורות לדיסק. עם זאת, המנגנונים המדויקים של ניוון דיסק נותרו לא ברורים.
חקירת התכונות הביומכניות של הדיסק הבין חולייתי חיונית להבנת המחלה ולפיתוח אסטרטגיות יעילות לניהול כאבי גב תחתון. צוות המחקר הובל על ידי קלייר אסבדו, חברת סגל במחלקה להנדסת מכונות וחלל באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, וארון פילדס, סגל במחלקה לכירורגיה אורטופדית באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו.
"ממצאים אלו מספקים תובנה חדשה לגבי המנגנונים הפוטנציאליים העומדים בבסיס הנזק לרקמת דיסק הקשור לסוכרת ועשויים להוביל לפיתוח של אסטרטגיות מניעה וטיפוליות למצב מתיש זה," כותבים החוקרים.
המחקר מדגיש שמנגנוני דפורמציה ננומטריים של סיבים של קולגן מתאימים לטעינה דחיסה של הדיסק הבין חולייתי. בהקשר של סוכרת מסוג 2, מנגנונים אלו נפגעים, וכתוצאה מכך שבריריות קולגן. ממצאים אלו מספקים תובנה חדשה לגבי המנגנונים הפוטנציאליים העומדים בבסיס נזק לרקמת הדיסק הקשור לסוכרת ועשויים להוביל לפיתוח אסטרטגיות מניעה וטיפוליות למצב מתיש זה.
חוקרים השתמשו בפיזור קרני רנטגן בזווית קטנה של סינכרוטרון (SAXS), טכניקה ניסיונית הבוחנת עיוות וכיוון של סיבי קולגן בקנה מידה ננו. הם רצו לחקור כיצד שינויים בהתנהגות הקולגן תורמים לשינויים ביכולת של הדיסק לעמוד בדחיסה.
הם השוו דיסקים של חולדות בריאות לאלה של חולדות עם סוכרת סוג 2 (מודל החולדות של UC Davis). החולדות הבריאות הראו שסיבי קולגן מסתובבים ומתמתחים כאשר הדיסקים נדחסים, מה שמאפשר לדיסק לפזר אנרגיה ביעילות.
"בחולדות סוכרתיות, הדרך שבה דיסקים חולייתיים מפזרים אנרגיה תחת דחיסה נפגעת משמעותית: סוכרת מפחיתה את הסיבוב והמתיחה של סיבים של קולגן, מה שמעיד על יכולת נפגעת להתמודד עם לחץ," כותבים החוקרים.
ניתוח נוסף הראה שהדיסקים של חולדות סוכרתיות הפגינו התקשות של סיבים של קולגן, עם ריכוז גבוה יותר של קישורים צולבים לא אנזימטיים. עלייה זו בהצטלבות קולגן, הנגרמת על ידי היפרגליקמיה, הגבילה עיוותים פלסטיים באמצעות החלקה פיברילרית. ממצאים אלה מדגישים שכיוון מחדש של סיבים, יישור, מתיחה והחלקה הם מנגנונים חיוניים המקלים על דחיסת דיסק שלם. סוכרת מסוג 2 משבשת את מנגנוני העיוות היעילים הללו, מה שמוביל לשינוי ביומכניקה של דיסק שלם והתנהגות שבירה יותר (בעלת אנרגיה נמוכה).
הצוות פרסם את ממצאיו בגיליון דצמבר 2023 של PNAS Nexus.
מחקר זה נתמך על ידי ועדת הקצאת המחקר ב-UCSF (AJF), מרכז הליבה לביולוגיה ורפואה של שרירים ושלד ב-UCSF (AJF), משרד הנשיא של אוניברסיטת קליפורניה (PJH), המכונים הלאומיים לבריאות (R01 DK095980, R01 HL107256, R01 HL121324, P30 AR066262, R01 AR070198), אוניברסיטת יוטה (JLR), ומקור האור המתקדם (ALS07392; TNA, קליפורניה).
