Theoretical Explorations Generate New Hypotheses About the Role of the Cartilage Endplate in Early Intervertebral Disk Degeneration.
理論的探求が椎間板初期変性における軟骨終板の役割に関する新しい仮説を生み出す (機械翻訳の邦題)
記録の確認項目
- 研究デザイン
- その他の原著論文
- 対象
- 未確定
- 出版年
- 2018
- 出典
- doi.org
- 抄録の表示
- 表示あり
- 出版状態
- 有効な記録
- 状態確認日
- 2026/08/17
- 収集日
- 2026/08/04
- 鮮度
- 確認期限内
- 確認段階
- 自動処理
- 記録状態
- 公開
日本語要約(機械生成)
椎間板変性の主因として細胞栄養の変化が考えられ、軟骨終板は栄養拡散の主要経路である。しかし、骨終板の硬化が栄養拡散を低下させるという従来の仮説は実験的に支持されていない。本研究では、軟骨終板の組成変化が椎間板栄養と細胞生存に及ぼす影響を評価するため、組成に基づく透過性モデルを開発し、機械的輸送連成有限要素モデルに組み込んだ。その結果、軟骨終板の透過性は変性・加齢に伴い増加し、軟骨終板の変性は機械的負荷による髄核の脱水を引き起こし、酸素と乳酸濃度に局所的な影響を与え、髄核-線維輪移行帯のグルコース濃度を16%低下させた。さらに、軟骨終板の変性は細胞の飢餓と死を引き起こす必須条件であり、細胞外マトリックス枯渇の効果を再現した。この理論的研究は、軟骨終板の石灰化が細胞飢餓を引き起こすというパラダイムに疑問を投げかけ、初期の軟骨終板変性が椎間板変性の代替経路となることを示唆する。
この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。
抄録
Altered cell nutrition in the intervertebral disk (IVD) is considered a main cause for disk degeneration (DD). The cartilage endplate (CEP) provides a major path for the diffusion of nutrients from the peripheral vasculature to the IVD nucleus pulposus (NP). In DD, sclerosis of the adjacent bony endplate is suggested to be responsible for decreased diffusion and disk cell nutrition. Yet, experimental evidence does not support this hypothesis. Hence, we evaluated how moderate CEP composition changes related to tissue degeneration can affect disk nutrition and cell viability. A novel composition-based permeability formulation was developed for the CEP, calibrated, validated, and used in a mechano-transport finite element IVD model. Fixed solute concentrations were applied at the outer surface of the annulus and the CEP, and three cycles of daily mechanical load were simulated. The CEP model indicated that CEP permeability increases with the degeneration/aging of the tissue, in accordance with recent measurements reported in the literature. Additionally, our results showed that CEP degeneration might be responsible for mechanical load-induced NP dehydration, which locally affects oxygen and lactate levels, and reduced glucose concentration by 16% in the NP-annulus transition zone. Remarkably, CEP degeneration was a condition sine-qua-non to provoke cell starvation and death, while simulating the effect of extracellular matrix depletion in DD. This theoretical study cast doubts about the paradigm that CEP calcification is needed to provoke cell starvation, and suggests an alternative path for DD whereby the early degradation of the CEP plays a key role.
DOI 10.3389/fphys.2018.01210
PMID 30283342
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