På tross av mye god forskning står vi uten svar på de mest sentrale spørsmål. Kanskje det er på tide å stille nye spørsmål og utfordre etablerte sannheter. Er ryggen egentlig en sårbar struktur som må passes på? Hva er stabilitet? 

Intervertebralskiven (IVS) har vært i fokus som årsak til ryggsmerter siden Mixter og Barr i 1934 påviste prolaps på bakgrunn av skiveforandringer som årsak til radikulopati. Etter dette har ryggen vært betraktet som en sårbar struktur for belastninger. Målinger av trykket i senter av skiven på slutten av 50-tallet ga opphav til en del ergonomiske teorier om hva som ville være bra for ryggen. Grunntanken i «ryggskolene» har vært å minske belastningene og redusere trykket i IVS. Forskning viser ingen positiv effekt av «ryggskoler» og det anbefales ikke lengre som et forbyggende tiltak (Backpaineurope.org)

Intervertebralskivene er ryggradens sterkeste struktur og knoklene ryker før skivene. De er kroppens største avaskulære struktur, har ingen lymfedrenasje og diffusjon er hovedmekanismen for ernæring og vedlikehold. De har med andre ord ikke blodforsyning og har dermed anaerob forbrenning som hovedkilde til energi. Skivene gjennomgår forandringer som en del av aldringsprosessen på lik linje med kroppen forøvrig. Proplapsmekanismene er ukjente, men det er ingen holdepunkter for at feil eller overbelastning har noen del i det. Belastninger synes ikke å gi noen skiveskader. Skiveforandringer har ingen direkte sammenheng med ryggsmerter.

Hvordan klarer skiven seg så godt?

For å svare på dette må en forstå de basale mekanismer for regulering, styring og vedlikehold. Ryggsøylen ser ut til å ha flere systemer for dette og vi skal se på disse, både «Den interne regulering» og «Den eksterne reguleringen». 

Ryggsøylen er laget for bevegelse, belastningsoverføring, beskytte ryggmarg og nerverøtter, er tilpasset for at vi kan gå på to og er med i hvordan vi holder balansen. Like etter krigen ble imidlertid begrepet «stabilitet» introdusert som en beskrivelse av bevegelsen mellom virvlene. Dette ser ut for å ha bidratt til et skifte av fokus fra vektoverføring til stabilitet. Med andre ord et skifte fra en dynamisk funksjon til en statisk funksjon. Kolumna har et tredelt ledd bestående av intervertebralskive og de to zygapofysiale ledd (fasettledd) og benevnes ofte som et «3-ledd kompleks». Alle ledd har sin grad av bevegelsesfrihet, også ryggen. Denne frihet begrenses av knoklenes utforming, ligamenter og leddkapsler. Stabilitetsbegrepet har vært beskrevet særlig av Panjabi (1992) og omtalt av mange etter det, men det er per dags dato ingen akseptert definisjon av begrepet. Uten definisjon kan man ikke bruke det i forskning, og selv om begrepet nå er allment akseptert og alle tror at dette vet vi, så vet vi altså ikke hva det er. Vi vil derimot se videre på det som klart er en av ryggsøylens viktigste oppgaver, nemlig vektoverføring. Hvordan takler skiven denne oppgaven?

Det indre samfunnet

IVS er som kjent bygget opp av en ytre del, annulus fibrosus (AF) og en indre del, nucleus pulposus (NP) og en bruskaktig plate, endeplaten (EP) som ligger mellom skiven og knokkelen både under og over (4).

• Annulus fibrosus består av konsentriske fibrøse lameller (ca. 18 – 20) arrangert skrått med ca. 30 grader på knokkelflaten og for de påfølgende lamellene innover ca. 60 grader på hverandre. Ytre del av AF består hovedsakelig av collagen type I og i indre del av AF overtar collagen type II og nærmer seg NP i cellestruktur og innhold av proteoglykaner. Fibrene er arrangert i bunter eller lameller hvor fibrene ligger parallelt innen hver lamell. Mellom de forskjellige lamellene er det «kryssbruer» som bidrar til styrken og gjør strukturen i stand til å oppta de belastningene som den utsettes under fleksjon, ekstensjon, torsjon og belastningoverføring samt muskelkrefter. Elastin ser ut til å være viktig for å opprettholde strukturen i lamellene og bidra til at de går tilbake til sin opprinnelige form etter belastning.
• NP er et meget vannholdig, geleaktig vev som inneholder store mengder av proteoglykaner, særlig aggrecan, kollagener og ikke-kollagene proteiner og er negativt ladet.

IVS har det laveste antall celler av alle vev og organer i kroppen og alle strukturer i skiven inneholder store mengder vann i en tett og negativt ladet extracellulær matrix (ECM). I mangel av nerver som kan være med i overvåkningen av det indre miljø har IVS utviklet sine egne systemer som består av signalproteiner, forskjellige typer reseptorer og aquaporiner (vannkanaler) og kommunikasjonsveier fra celle til celle via «gap junctions». Disse systemene overvåker og regulerer den belastning som oppstår og gir beskjed om hva som trengs av vedlikehold. Et av de viktige proteinene i denne sammenheng er integriner som har ett feste inne i cellene og ett på de kollagene fibrene rundt og dermed kan registrere og formidle hvilken aktivitet som foregår. Videre er det påvist mekanosensitive reseptorer, f.eks TRPV4 (ca++) som i kombinasjon med vannkanaler lynraskt kan regulere vanninnholdet mellom det intracellulære og det ekstracellulære miljø. I tillegg er det påvist regulerbare åpninger mellom cellene «gap-juntions» bestående av connexin-43, hvor signalproteiner kan utveksles.

IVS har på tross av «mager» ernæring og trege transportkanaler utviklet finurlige overvåkningssystemer som bidrar til aktivt vedlikehold. Dette arbeidet ser ut for å trives best under dynamisk belastning og bevegelse. Belastning og samtidig dynamisk bevegelse fremmer anabole prosesser, mens belastning under statiske forhold fremmer katabole prosesser.

Det ytre samfunnet

Ryggsøylen er omgitt av et nettverk av små og litt større muskler som ofte kalles «kjernemuskulatur». Dette nettverket har innen stabilitetstenkning fått rollen til å støtte ryggen, holde den på plass og hindre uønsket bevegelse i form av instabilitet. Hvordan dette styres har aldri vært tilfredsstillende beskrevet og hvilke nervereseptorer som kan oppfatte slike kvaliteter er aldri klarlagt. 

Vi vil derfor se på muskulaturens rolle og funksjon i oppgaven med å finfordele belastning og overføre belastning både segmentelt og overordnet. Basalt for all muskulatur er at deres funksjon er å bevege ledd. For at bevegelsene skal være funksjonelle er det nødvendig med sensorisk tilbakemelding fra ledd og strukturer som blir påvirket av muskulaturens aktivitet. 

I lumbalavsnittet er det nærmere 70 muskler som er med å regulere og bevege dette avsnittet. Det er 8 enkeltmuskler mellom to tilstøtende virvler og det er noen muskler som går mellom 3, 4 og 5 virvler. I tillegg muskulatur som m.quadratus lumborum og m. ileopsoas som fester på tverrtagger og knoklenes forside. Belastning som går gjennom ryggsøylen skal videre overføres til underlaget gjennom bekken eller underekstremitetene samtidig som kroppen er i bevegelse. Dette krever et avansert samspill mellom rygg, bekken og bena. Alle strukturer i ryggen ser ut for å være godt innervert med multisegmentell innervasjon og i tillegg ileosacralleddene som mottar innervasjon nærmest fra samtlige segmenter i lumbalavsnittet. Dette gjør lumbalavsnittet sammen med bekkenet vel egnet for oppgaven med å fordele og formidle belastning noen den normalt ser ut til å gjøre helt utmerket.

Dette forutsetter et nervesystem som kan registrere og rapportere forskjellige kvaliteter av belastning og bevegelse. Innervasjonen av IVS er relativ sparsom og finnes kun i den ytre del av annulus fibrosus (AF). Fibrene i den del av AF som ligger utenfor endeplaten ser ut til å feste i knokkelen som Sharpey’s fibers. Dette er en innfesting som er vanlig der sener fester i ben og ligner på hvordan tenner er opphengt i kollagene fibre festet i kjevebenet. I disse Sharpey’s fibrene er det påvist innervasjon i form av Ruffini type II nerveendinger ansvarlig for sensitiviteten av tenner og styring tyggefunksjonen. Når det gjelder innervasjon av Sharpey’s fibrene fra ytre AF så er dette ikke klarlagt, men det er overveiende sannsynlighet for at lignende innervasjon finnes. I ytre del av AF så er innervasjonen begrenset til de 2 – 3 ytre lameller. Det er påvist forskjellige typer av mekanoreseptorer i form av Pacinian legemer, Ruffini endinger og Golgi tendon organs. I kapselen til fasettleddene er det også påvist ulike mekanoreseptorer og til og med i ligamentum flavum er det påvist nerveendinger. Hvordan mer sentrale belastninger i skiven registreres og formidles er ikke kjent, men det er sannsynlig at dette også registreres. 

Stimuleringer av nerver i skivene har vist å gi aktivering av paravertebral muskulatur på begge sider av ryggsøylen og stimulering av forskjellige områder på skiven utløser forskjellige aktiveringsmønstre. Injeksjon i fasettledd på samme side som stimuleringen resulterte i betydelig hemming av aktiviteten i paraspinal muskulatur og særlig på kontralateral side. Ved stimulering av IVS og traksjon i ileosakralleddene i en grisemodell ledet traksjonen til endret mønster i muskulaturen, tydende på et nært samspill mellom rygg og bekken hvor ileosakralleddene må ses på som viktige sensoriske ledd i styring av belastningsfordeling og belastningsoverføring under aktivitet. 

Konklusjon

Intervertebralskivenes evne til å tåle store belastninger ligger i samspillet mellom disse to «aktørene/samfunnene» og kroppen som helhet. Ernæringen til skivene er en kritisk faktor for at denne kroppens største avaskulære struktur skal kunne vedlikeholdes. Belastning og samtidig bevegelse har vist seg å være den viktigste mekanismen for transport inn og ut av skivene. Med marginale forhold for fornyelse og vedlikehold er det naturlig at degenerasjon og sviktende vedlikehold kan ses også tidlig i livet. Den utbredte teorien om at det er belastninger som bidrar til dette har ikke vist seg å stemme og svarene ligger nok gjemt blant molekyler, ladninger og strategier.

Referanser

1. Foster NE, Anema JR, Cherkin D, Chou R, Cohen SP, Gross DP, et al. Prevention and treatment of low back pain: evidence, challenges, and promising directions. Lancet (London, England). 2018;391(10137):2368-83.
2. Panjabi MM. The stabilizing system of the spine. Part I. Function, dysfunction, adaptation, and enhancement. J Spinal Disord. 1992;5(4):383-9; discussion 97.
3. Indahl Aa, Kaigle A, Reikerås O, Holm S.  Electromyographic response of porcine multifidus musculature after nerve stimulation. Spine 1995; 20: 2652-2658. 
4. Fearing BV, Hernandez PA, Setton LA, Chahine NO. Mechanotransduction and cell biomechanics of the intervertebral disc. JOR Spine. 2018;1(3).
5. Indahl Aa, Kaigle A, Reikerås O, Holm S.  Interaction between the porcine lumbar intervertebral disc, zygapophysial joints and paraspinal muscles. Spine 1997;22:2834-2840
6. Indahl Aa, Kaigle A, Reikerås O, Holm S.  Sacroiliac joint involvement in activation of the porcine spinal and gluteal musculature. Journal of spinal disorder 1999;12:325-330.
7. Roberts S, Eisenstein SM, Menage J, Evans EH, Ashton IA. Mechanoreseptors in intervertebral discs, morphology, distribution and neuropeptides. Spine 1995;20:2645-2651.

Aage Indahl er overlege, dr.med ved Helse og arbeidspoliklinikken, avdeling for fysikalsk medisin og rehabilitering, Sykehuset i Vestfold og Ringerike sykehus, Vestre Viken HF.