دراسة تكشف سر تحمل العمود الفقري للأحمال اليومية وتحذر من تآكل الأقراص الفقرية

في كل مرة ينحني فيها الشخص لربط حذائه، أو يحمل كيسًا من البقالة، أو يرفع طفلًا، يُفعّل ظهره نظام دعم غالبًا ما يمر دون أن يلاحظه أحد .

 وقد تمكن فريق دولي من الباحثين من رصد جزء من هذه الآلية، ووجدوا أن الأقراص الفقرية تحتوي بالفعل على توتر داخلي يسمح لها بتحمل الأحمال اليومية، على الرغم من أن هذا قد يجعل بعض المناطق أكثر عرضة للتآكل .

تحلل الدراسة ، المنشورة في مجلة Nature ، الأقراص التي تفصل فقرة عن أخرى. تعمل هذه الأقراص على امتصاص الصدمات أثناء الحركة وتساعد العمود الفقري على الانثناء دون اصطدام العظام.

إن فهم كيفية توزيعها للقوى يمكن أن يوفر رؤى ثاقبة حول مشكلة شائعة: التدهور التدريجي للعمود الفقري.

جمع البحث متخصصين من جامعة مانشستر ، وجامعة كوين ماري بلندن، وكلية لندن الجامعية، بدعم من مرافق علمية أوروبية. وأوضح الباحثون أن هذه النتيجة لا تُشكل علاجًا جديدًا ولا تُقدم حلًا فوريًا لآلام الظهر. تكمن أهميتها في إظهار ما يحدث داخل الفقرات عند تعرضها للضغط، بمستوى تفصيلي كان يصعب تحقيقه سابقًا.

تدعم الأقراص قوى تتغير مع كل حركة.

لا يعمل العمود الفقري بنفس الطريقة عندما يكون الشخص مستلقيًا أو واقفًا أو منحنيًا للأمام. في كل وضعية، تستقبل الأقراص بين الفقرات وزن الجسم وتوزعه.

كما يجب أن تستجيب للنبضات القصيرة ، مثل القفز، وللجهود المطولة ، مثل الجلوس لساعات.

درس الباحثون عينات من هذه الأقراص باستخدام الأشعة السينية وطريقة رصد تسمح لهم بإعادة بناء بنيتها الداخلية ثلاثية الأبعاد . وكان الهدف هو تتبع سلوك ألياف الكولاجين ، وهي مادة موجودة في أجزاء مختلفة من الجسم تمنحه القوة والمرونة. وقد تمكن الفريق من ربط استجابة القرص بأكمله بالتغيرات التي تطرأ على الألياف الدقيقة داخل بنيته الداخلية.

يمكن تشبيه ذلك بحبل مكون من عدة خيوط . للوهلة الأولى، يبدو الحبل قطعة واحدة؛ إلا أن قوته تعتمد على ترتيب كل خيط وحالته. في الأقراص، تُرتّب الألياف بشكل منظم لتحمل الضغط والسماح بالحركة العكسية.

 جزء من تلك الشبكة مشدودًا بالفعل قبل أن يتلقى الوزن.

من أهم النتائج التي توصلنا إليها أن العديد من هذه الألياف لا تبدأ من حالة استرخاء، بل تكون تحت ضغط ما قبل أن يتعرض القرص لحمل إضافي . ويبدو أن هذا الضغط المسبق يساهم في الصلابة اللازمة للقرص لأداء وظيفته خلال الحياة اليومية.

يُشير هذا الاكتشاف أيضًا إلى جانب سلبي. فإذا بدأت بعض الألياف عملها وهي مُثقلة بتوتر مُتراكم، فقد تقل قدرتها على تحمّل المزيد من الضغوط. لا يعني هذا بالضرورة أن الإصابة حتمية، ولكنه يُساعد على فهم سبب قدرة بعض أجزاء القرص على تحمّل الإجهاد المُتكرر أو الأحمال الثقيلة بشكل أقل.

أوضحت الباحثة أليسا بارمنتر ، من جامعة كوليدج لندن ، أنه عند الانحناء أو رفع الأثقال، تتوزع القوى على هياكل أصغر بكثير مما يمكن رؤيته بالعين المجردة . وأشارت إلى أن هذه الطريقة تُمكّن من ربط تشوه الأنسجة بالتغيرات التي تحدث في أصغر مكوناتها.

أظهرت الدراسة أن الألياف ذات الشكل الأكثر انحناءً تتحمل شدًا أكبر . وكان هذا التأثير أكثر وضوحًا بالقرب من الحد الفاصل بين الجزء المركزي من القرص وطبقته الخارجية. ويبدو أن هذه المنطقة من أكثر المناطق عرضةً للتلف .

تتكون الأقراص من طبقة داخلية أكثر ليونة، تساعد على امتصاص الصدمات، وطبقة خارجية أكثر صلابة، تحمي هذه الطبقة الداخلية وتحافظ عليها. وتؤدي نقطة التقاء هاتين الطبقتين وظائف مختلفة، وبالتالي فهي عرضة لضغوط معينة أثناء الحركة. ويعتقد الباحثون أن فهمًا أفضل لهذه الحدود سيمكن الباحثين من دراسة كيفية بدء تدهور الأقراص مع التقدم في السن أو بعد تراكم الضغوط.

أشار هيمادري غوبتا ، الأستاذ بجامعة كوين ماري في لندن ، إلى أن تصميم القرص يبدو وكأنه عملية موازنة دقيقة . فالشد الداخلي يوفر الصلابة اللازمة لدعم الأحمال، ولكنه قد يقلل من قدرة بعض الألياف على تحمل الضغوط التي قد تُلحق الضرر بها.

 أداة لدراسة التآكل والتمزق بمزيد من التفصيل.

استند البحث إلى التطورات السابقة في تقنيات التصوير التي طورتها فرق في مانشستر. وأكدت كاثرين ديزني ، إحدى العالمات المشاركات في هذا المجال، على أهمية الحفاظ على الأدوات التي تسمح بالدراسة الدقيقة للأنسجة على مر السنين.

لا يقتصر هذا النهج الجديد على العمود الفقري فحسب، بل يمكن استخدام أسلوب الملاحظة نفسه لدراسة الأوتار والغضاريف والشرايين ، التي تعتمد بدورها على شبكات الكولاجين لمقاومة القوى والحفاظ على شكلها. وفي حالة الظهر، ستكون الخطوة التالية هي تحليل كيفية تغير هذه البنى في الأقراص ذات الأعمار المختلفة وفي ظل ظروف التآكل.

أكدت إليس نيوهام ، من جامعة كوين ماري بلندن، أن فهم تلف القرص يتطلب النظر إلى ما هو أبعد من مظهره العام. تسمح هذه التقنية للباحثين بربط ما يحدث داخل ألياف القرص بسلوكه العام، وتوفر أساسًا للبحوث المستقبلية حول التغيرات المرتبطة بالعمر.