Degenerationsprozess der Wirbelsäule unter der Lupe

Facettengelenkband versteift sich

Chronische Rückenschmerzen gehören zu den häufigsten Gründen für eine Behinderung. Oft beginnt es mit einem Stich im Rücken. Ein Hexenschuss fesselt ans Bett und ist sehr schmerzhaft. Meist erholen sich Betroffene nach 4 bis 6 Wochen wieder. Doch die Schmerzen können auch chronisch werden. Das kann die Lebensqualität stark beeinträchtigen.

Mit den Veränderungen im Muskel-Skelett-Gewebe bei chronischen Rücken- und Gelenkschmerzen befasste sich jetzt ein Forscherteam der Johns Hopkins University unter der Leitung Jill Middendorf, Assistenzprofessorin für Maschinenbau. Sie untersuchten dafür die mechanischen Faktoren, die zum Abbau unserer Knorpel, Bänder und Gelenke führen.

Ziel: geschädigtes Gewebe reparieren

„Unser Ziel ist es, den Degenerationsprozess von Muskel-Skelett-Geweben, einschließlich Knorpel, Bändern und Bandscheiben, mithilfe fortschrittlicher mechanischer Techniken zu verstehen“, sagte Middendorf bei der Vorstellung der Studie. „Wenn wir verstehen, warum dieser Prozess abläuft, hoffen wir, unsere Erkenntnisse in neue Methoden umsetzen zu können, um geschädigtes Gewebe zu reparieren und weiteren Schmerzen vorzubeugen.“

In der im Journal of Biomechanical Engineering veröffentlichten Studie beschreiben die Wissenschaftler, wie sich die Weichteile der Wirbelsäule verändern, wenn Bandscheiben im Laufe der Zeit zusammenbrechen oder degenerieren.

Mechanische Eigenschaften von Bändern untersucht

Insbesondere untersuchten sie dabei das Facettenkapselband – ein weiches Gewebe, das die beiden Seiten des Facettengelenks zusammenhält und als eine häufige Ursache für Schmerzen im unteren Rücken gilt. Die Facettengelenke werden auch Zwischenwirbelgelenke genannt. Sie verbinden jeweils zwei Wirbelkörper miteinander. Dadurch verursachte Rückenschmerzen sind auch als Facettensyndrom oder Facettengelenksarthrose bekannt.

Um die Veränderungen am Facettenkapselband zu untersuchen, führte das Team Experimente durch, um die mechanischen Eigenschaften des Bandes zu messen, unter anderem Belastung und Dehnung unter verschiedenen Bedingungen. Durch den Vergleich von MRT-Bildern der Wirbelsäule und ihren experimentellen Ergebnissen entdeckte das Team, dass das Gewebe im Band steifer wurde, als die Wirbelsäule degenerierte.

Steifes Band belastet Gewebe verstärkt

Die Forscher glauben, dass diese erhöhte Steifheit eine veränderte Belastung des umgebenden Gewebes verursacht und erklären könnte, warum manche Menschen Facettengelenksschmerzen haben.

„Hier zeigen wir, dass es eine Korrelation zwischen der Mechanik des Bandes und der Degeneration der Wirbelsäule gibt “, sagte Middendorf. Allerdings gilt nun zu klären, ob das versteifte Band Schmerzen verursacht oder ob es sich um einen anderen Teil der Wirbelsäule handelt. „Eine der Herausforderungen bei der Diagnose und Behandlung von Wirbelsäulenschmerzen ist die Bestimmung der Schmerzquelle“, sagte Middendorf.

Mit den Erkenntnissen aus ihren Gewebeexperimenten planen die Forscher in Middendorfs Labor weitere Untersuchungen. Als nächstes arbeiten sie daran, das Verständnis der Wirbelsäulendegeneration zu erweitern und künstliches Muskel-Skelett-Gewebe zu schaffen. Dieses künstliche Gewebe könnte dann implantiert werden, um beschädigtes oder erkranktes Gewebe zu ersetzen.

Quelle:

Middendorf JM, Budrow CJ, Ellingson AM, Barocas VH. The Lumbar Facet Capsular Ligament Becomes More Anisotropic and the Fibers Become Stiffer With Intervertebral Disc and Facet Joint Degeneration. J Biomech Eng. 2023 May 1;145(5):051004. doi: 10.1115/1.4056432. PMID: 36478033; PMCID: PMC9933886. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36478033/)