AnatomiaeBiomecânicadaDegeneraçãoDiscal

(1)

Anatomia e Biomecânica

Degenera

ç

ão

Discal

Bento Abreu, FT, Ph.D.

CB/ UFRN

Não há consenso sobre o que é degeneração discal e como esse fenômeno pode ser distinguido de

processos fisiológicos como crescimento, envelhecimento, reparo e remodelação adaptativa

Conceito de Adams & Roughley (2006): Degeneração discal é uma resposta celular aberrante mediada por falha estrutural progressiva

Epidemiologia

DegeneraDegeneraçção ão discaldiscal≠≠dor dor lombar.

lombar.

Fatores genFatores genééticos ticos (gêmeos apresentaram

(gêmeos apresentaram

74% de hereditariedade).

HistHistóória de carga, ria de carga, ambiente e

ambiente e

comportamento

Mulheres apresentam Mulheres apresentam degenera

degeneraçção uma dão uma déécada cada depois dos homens.

depois dos homens.

(Battié et al., 2004)

Epidemiologia

Desenvolvimento de ruptura Desenvolvimento de ruptura discaldiscallombar lombar ééassociado a associado a cont

contíínuas posinuas posiçções de ões de curvamentocurvamentoe giro, fadiga em e giro, fadiga em sobrecarga, exerc

sobrecarga, exercíícios fcios fíísicos pesados e sedentarismo sicos pesados e sedentarismo

(

(VidemanVideman& & NurminemNurminem2004).2004).

Estudo demonstrou que motoristas com dor não Estudo demonstrou que motoristas com dor não apresentavam evidências de degenera

apresentavam evidências de degeneraçção ão discaldiscalna RM na RM (

(BattiBattiééetetal., 2002).al., 2002).

Evidências pela RM sugerem que a ocupaEvidências pela RM sugerem que a ocupaçção possui uma ão possui uma pequena contribui

pequena contribuiçção na degeneraão na degeneraçção ão discaldiscal((BattiBattiééetet

al., 2002).

Baixa correlaBaixa correlaçção entre alteraão entre alteraçções vistas pela RM e TC e ões vistas pela RM e TC e sintomas dolorosos (

sintomas dolorosos (VidemanVidemanetetal., 2003)al., 2003)

Anatomia e Composi

ç

ão

Discal

Discos intervertebrais Discos intervertebrais entre os corpos vertebrais

entre os corpos vertebrais

são separados destes por

cartilagem hialina.

Os discos possuem 2 Os discos possuem 2 regiões distintas: o

regiões distintas: o

hidratado n

hidratado núúcleo cleo pulposopulposo

internamente e o firme

ânulo fibroso

O ânulo fibroso O ânulo fibroso ééformado por lamelas concêntricas formado por lamelas concêntricas vis

visííveis a olhoveis a olho--nu compostas de feixes de fibras nu compostas de feixes de fibras

col

coláágenas tipo I que correm obliquamente entre corpos genas tipo I que correm obliquamente entre corpos

vertebrais adjacentes.

As lamelas parecem estar interconectadas frouxamente As lamelas parecem estar interconectadas frouxamente e seu movimento relativo pode permitir deforma

e seu movimento relativo pode permitir deformaçção do ão do disco em flexão

disco em flexão--extensão.extensão.

Em contraste, o nEm contraste, o núúcleo possui uma rede colcleo possui uma rede coláágena frouxa gena frouxa do tipo II,

do tipo II, ééaltamente hidratado e, quando não altamente hidratado e, quando não degenerado, comporta

degenerado, comporta--se hidrostaticamente durante se hidrostaticamente durante sobrecarga.

sobrecarga.

Se degenerado, disco tornaSe degenerado, disco torna--se desidratado e se desidratado e

desorganizado, ocorre pico de estresse e dor associada

(2)

HHáámuito se suspeita que muito se suspeita que dor severa e crônica nas

dor severa e crônica nas

costas origina

costas origina--se dos se dos

discos intervertebrais.

ArticulaArticulaçções ões apofiseaisapofiseaise e SI tamb

SI tambéém são locais m são locais originais de dor severa na

originais de dor severa na

coluna

Leve provocaLeve provocaçção de dor ão de dor no ânulo posterior em no ânulo posterior em pacientes sedados pacientes sedados desencadeia completa desencadeia completa resposta

resposta áálgicalgica

A compressão espinhal gera uma pressão hidrost.

(P) no núcleo e estresse tênsil (T) no ânulo

Lamelas do ânulo com fibras colágenas oblíquas e em direções alternadas

ColColáágeno, PG e geno, PG e áágua representam 90gua representam 90--95% da matrix 95% da matrix extracelular

extracelular discaldiscal((UrbanUrban& Roberts 1995).& Roberts 1995).

ColColáágeno forma uma forte malha fibrosa que ancora o geno forma uma forte malha fibrosa que ancora o disco ao corpo vertebral e segura c

disco ao corpo vertebral e segura céélulas e lulas e PGsPGsna na

matrix.

PGsPGs((agrecanosagrecanos) representam 5) representam 5--15% do peso tecidual e 15% do peso tecidual e mantêm a altura

mantêm a altura discaldiscale e turgorturgorcontra forcontra forçças as

compressivas devido seu papel hidrof

compressivas devido seu papel hidrofíílico.lico.

Com o envelhecimento, perda de Com o envelhecimento, perda de PGsPGse, e, consequentemente

consequentementede de áágua.gua.

Outros componentes: Outros componentes: decorinadecorina, , biglicanobiglicano, , fibromodulinafibromodulina e

e lumicanolumicano; proteases e seus inibidores (degenera; proteases e seus inibidores (degeneraçção)ão)

(Bibby et al., 2001)

As concentrações dos principais constituintes variam de acordo com a região do disco

PG

agrecano

colágeno

Carga compressiva for

Carga compressiva forçça certa quantidade de a certa quantidade de áágua a gua a sair do disco e o aumento relativo da concentra sair do disco e o aumento relativo da concentraçção ão

de

de agrecanosagrecanoso faz resistir o faz resistir ààcompressão adicionalcompressão adicional _{agentes de degrada}CC_{agentes de degrada}éélulas (1%): produzem constituintes da matrix e seus lulas (1%): produzem constituintes da matrix e seus _ç_ç_{ão (}_{ão (}_turnover_turnover_{deve estar}_{deve estar}

balanceado).

CCéélulas do ânulo interno têm aparência lulas do ânulo interno têm aparência fibrocartilaginosa, no ânulo externo assemelham

fibrocartilaginosa, no ânulo externo assemelham--se com se com fibroblastos (

fibroblastos (ErringtonErringtonetetal., 1998).al., 1998).

Metabolismo energMetabolismo energéético tico glicolglicolííticoticoem ambiente de baixo em ambiente de baixo oxigênio.

oxigênio.

RegulaRegulaçção do metabolismo celular ão do metabolismo celular ééinfluenciado pela influenciado pela natureza avascular do disco e por descargas mecânicas.

(3)

Vasos sanguVasos sanguííneos neos restringem restringem--se se ààs s camadas externas do camadas externas do ânulo ânulo

Transporte de pequenas Transporte de pequenas mol

molééculas por difusão e culas por difusão e de grandes por fluxo de

de grandes por fluxo de

fluidos

Devido seu pobre Devido seu pobre transporte de

transporte de

metab

metabóólitos, disco possui litos, disco possui

reduzida capacidade de

recupera

recuperaçção frente ão frente àà

lesão

Transporte de nutrientes para as células do disco

8mm do ânulo externo

Reparo

Discal

Lesão Lesão discaldiscalaumenta os naumenta os nííveis de veis de citocinascitocinas, MMP e , MMP e forma

formaçção cicatricial especialmente na periferias discais ão cicatricial especialmente na periferias discais (

(WeilerWeileretetal., 2002).al., 2002).

Lesões extensas nunca se curam completamente e hLesões extensas nunca se curam completamente e háá forma

formaçção de pequenas pontes de tecido granuloso ão de pequenas pontes de tecido granuloso cicatricial em cortes maiores.

cicatricial em cortes maiores.

Lesões que afetam o ânulo interno ou a placa terminal Lesões que afetam o ânulo interno ou a placa terminal levam mais tempo de

levam mais tempo de reaparoreaparoe geralmente e geralmente éé

ultrapassado por altera

ultrapassado por alteraçções degenerativas severas ões degenerativas severas (

(KaigleKaigleetetal., 1997)al., 1997)

Envelhecimento

Discal

DiminuiDiminuiçção do conteão do conteúúdo do global de

global de áágua e gua e PGsPGs, , especialmente no n

especialmente no núúcleo.cleo.

O ânulo O ânulo ““invadeinvade””o no núúcleo cleo e o col

e o coláágeno fino do tipo geno fino do tipo II no ânulo

II no ânulo éésubstitusubstituíído do

por col

por coláágeno I grosseiro.geno I grosseiro.

DiminuiDiminuiçção da densidade ão da densidade celular com aumento de

celular com aumento de

defeitos estruturais no

ânulo

DiminuiDiminuiçção da são da sííntese de ntese de matrix com o

matrix com o

envelhecimento na

maioria dos casos.

NNúúcleo hidrostcleo hidrostáático tornatico torna- -se menor e

se menor e

descomprimido, sendo a

carga absorvida pelo

ânulo.

O ânulo tornaO ânulo torna--se mais se mais r

réégidogidoe fraco pela e fraco pela redu

reduçção de ão de PGsPGs

X

Tecidos danificados resistem a menos

carga e tendem a ser protegidos por tecidos adjacentes saudáveis. No disco degenerado, o arco neural passa a resistir até 4x mais compressão enquanto

o disco anterior somente resiste a 19%.

(4)

80% da compressão 80% da compressão ééresistida pelos discos e corpos resistida pelos discos e corpos vertebrais. Os

vertebrais. Os ligametosligametosresistem a maioria dos resistem a maioria dos movimentos de dobramento (Adams

movimentos de dobramento (Adams etetal., 2002).al., 2002).

As articulaAs articulaçções ões apofiseaisapofiseaisestabilizam a coluna lombar estabilizam a coluna lombar por resistir a cisalhamento e

por resistir a cisalhamento e torsãotorsão, e resiste a , e resiste a compressão quando a coluna

compressão quando a coluna ééextendidaextendida. .

O volume nuclear pode ser reduzir instantaneamente O volume nuclear pode ser reduzir instantaneamente ap

apóós fratura da placa terminal, aps fratura da placa terminal, apóós vs váárias horas de rias horas de

sustenta

sustentaçção de peso ou apão de peso ou apóós anos de alt. Degenerativas.s anos de alt. Degenerativas.

Disco funciona como um pneu de carro.Disco funciona como um pneu de carro.

Disco jovem e sadio funciona como um colchão d`água e resiste às

forças por igual A

P

Disco de meia-idade revela que a parte Posterior do ânulo resiste à

forças Compressivas diretas (h)

Disco degenerado (grau III) revela múltiplas concentrações de estresse em seu ânulo e o núcleo apresenta-se bastante reduzido

Tipos de falha estrutural no Disco:

Rasgos anulares

Lesões circunferenciais representam Efeitos de cisalhamento interlaminar

Rasgos periféricos em rim são mais frequentes na região anterior e são associados a osteófitos Fissuras radiais partem do núcleo externamente (post e post-lat) e são

associados a Degeneração nuclear

Tipos de falha estrutural no Disco

ProlapsoProlapsodiscaldiscal: Quando : Quando fissuras radiais permitem

fissuras radiais permitem

migra

migraçção grosseira do ão grosseira do

n

núúcleo e a extensão da cleo e a extensão da periferia

periferia discaldiscalééafetada, afetada,

o disco

o disco ééconsiderado considerado herniado

herniadoou ou prolapsadoprolapsado..

Dano da placa terminal: Dano da placa terminal: ÉÉ o ponto mais fraco da

o ponto mais fraco da

coluna sob compressão e

microdanos

microdanostrabecularestrabeculares levam

levam ààprotuberâncias protuberâncias

nucleares para dentro dos

corpos vertebrais.

Tipos de falha estrutural no Disco

DisrrupDisrrupççãoãodiscaldiscalinterna: interna: Colapso do ânulo interno

Colapso do ânulo interno

at

atééo no núúcleo cleo éécomum em comum em

discos de idosos afetando

principlamente

principlamenteo aspecto o aspecto

anterior. Pode ser

causado por causado por descompressão nuclear descompressão nuclear seguido de fratura da seguido de fratura da placa terminal placa terminal

Disco com disrrupção em adulto jovem com lesão da placa terminal e colapso do ânulo interno

(5)

Outras altera

ç

ões Estruturais

Dor

_Dor

Discogênica

A região posterior do ânulo e seu aderente ligamento A região posterior do ânulo e seu aderente ligamento longitudinal

longitudinal éésuprida pelo nervo suprida pelo nervo sinuvertebralsinuvertebralenquanto enquanto que as regiões anterior e lateral são supridas por nervos

que as regiões anterior e lateral são supridas por nervos

autonômicos (

autonômicos (BogdukBogduk1994).1994).

Fibras nervosas Fibras nervosas nociceptivasnociceptivasnormalmente penetram 1normalmente penetram 1- -3mm na parte externa do ânulo mas podem progredir

3mm na parte externa do ânulo mas podem progredir

em dire

em direçção ao não ao núúcleo nas regiões anteriores de discos cleo nas regiões anteriores de discos

dolorosos e severamente

dolorosos e severamente disrruptosdisrruptos((PalmgrenPalmgrenetetal., al., 1999).

1999).

Discos dolorosos são Discos dolorosos são disrruptosdisrruptos estruturalmente e estruturalmente e apresentam concentra

apresentam concentraçções de estresse irregular (ões de estresse irregular (McnallyMcnally

et

etal., 1996)al., 1996)

O nervo sinuvertebral forma um plexo com o ligamento longitudinal posterior o qual

adentra no ânulo fibroso posteriormente

Estresses mecânicos no disco

Sobrecarga constante do peso corporal e da atividade Sobrecarga constante do peso corporal e da atividade muscular.

muscular.

Pressão Pressão intradiscalintradiscal(PID) (PID) éémenor quando deitado e menor quando deitado e aumenta de 4

aumenta de 4--5 vezes quando levanta5 vezes quando levanta--se se imediatamente.

imediatamente.

Posturas tambPosturas tambéém influenciam a pressão m influenciam a pressão discaldiscal. Durante . Durante atividades di

atividades diáárias aumentarias aumenta--se a PID enquanto se a PID enquanto àànoite ou noite ou

descanso a PID diminui.

Cerca de 20Cerca de 20--25% do fluido 25% do fluido discaldiscalééperdido durante o perdido durante o dia causando uma diminui

dia causando uma diminuiçção de 1ão de 1--2 cm no 2 cm no comprimento do indiv

comprimento do indivííduo.duo.

manhã

tarde

Células respondem ao estresse mecânico influenciando o metabolismo de componentes da matrix

(6)

Estresse mecânico Estresse mecânico inapropriado favorece

inapropriado favorece

processos

processos degradativosdegradativos em detrimento de vias

em detrimento de vias

sint

sintééticas e contribuem ticas e contribuem

para a degenera

para a degeneraçção ão discal

discal..

Em doenEm doençças como a as como a escoliose idiop

escoliose idiopáática (0.5tica (0.5-

-2%), lamelas 2%), lamelas desorganizadas e fibras desorganizadas e fibras severamente onduladas severamente onduladas (Roberts

(Roberts etetal., 1993)al., 1993)

HHáátambtambéém um aumento m um aumento de col

de coláágeno do tipo X, geno do tipo X,

calcifica

calcificaçção, reduão, reduçção da ão da permeabilidade e

permeabilidade e

suprimento vascular.

Estudos demonstram que Estudos demonstram que a curvatura

a curvatura escoliescolióóticatica produz altera

produz alteraçções ões

secund

secundáárias no disco, rias no disco, produzindo, por sua vez,

produzindo, por sua vez,

uma progressão da

desordem.

Condi

Condiç

ções Mecânicas que Aceleram a

ões Mecânicas que Aceleram a

Degenera

Degeneraç

ção

ão Discal

Discal

A hipA hipóótese de tese de “

“sobrecargasobrecarga””sugere que sugere que

a demanda mecânica

produz trauma localizado

no disco que demorar

no disco que demoraráá

para se

para se reapararreaparardevido devido

ao baixo metabolismo. O

ac

acúúmulo de lesão e mulo de lesão e microtrauma

microtraumaenfraquece enfraquece

progressivamente o disco

e criam um ciclo vicioso.

Sob condiSob condiçções da ões da hip

hipóótese da tese da

“

“hipomobilidadehipomobilidade””, o disco , o disco

produziria altera

produziria alteraçções ões

adaptativas que

causariam fraqueza e

degenera

degeneraçção, dor, ão, dor,

redu

reduçção da mobilidade e ão da mobilidade e outro ciclo vicioso

outro ciclo vicioso

surgiria.

Sobrecarga e excesso de movimento

Dano mecânico Níveis e sinais celulares alterados

Remodelamento da matrix Reparo imcompleto Alterações degenerativas Diminuição da ADM,

rigidez dor

Imobilização, inibição de movimento

Níveis e sinais celulares alterados Remodelamento da matrix Redução das propriedades discais Redução da Mobilidade do Segmento, rigidez Rasgos, fissuras Imobilidade, Baixo-uso

Condi

ç

ões Mecânicas que Aceleram a

Degenera

ç

ão

Discal

Mobilidade dos segmentos: Em estMobilidade dos segmentos: Em estáágios iniciais de gios iniciais de degenera

degeneraçção, ocorre um aumento da mobilidade da ADM ão, ocorre um aumento da mobilidade da ADM discal

discalseguido de diminuiseguido de diminuiçção e ão e laxidãolaxidãona posina posiçção neutra ão neutra

com a

com a degdeg. avan. avanççada.ada.

Disco: AlteraDisco: Alteraçções nas propriedades materiais e ões nas propriedades materiais e estruturais de componentes discais na

estruturais de componentes discais na degdeg. aumentam o . aumentam o cisalhamento em 8X e compromete a dissipa

cisalhamento em 8X e compromete a dissipaçção de ão de

energia. Surgiriam altera

energia. Surgiriam alteraçções na pressão ões na pressão intradiscalintradiscale e

lesões macrosc

lesões macroscóópicas diversas.picas diversas.

Falha na sustentaFalha na sustentaçção de carga: Em situaão de carga: Em situaçções que ões que simulam atividades di

simulam atividades diáárias extenuantes, disco apresenta rias extenuantes, disco apresenta danos e rasgos durante sustenta

danos e rasgos durante sustentaçção de carga.ão de carga.

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