Enzyme systems activity and connective tissue metabolism as pathogenetic factors of spinal stenosis (literature review)
Abstract
A characteristic feature of stenosis process of the spinal canal is the destruction of elastin and fibrosis of the extracellular matrix, as well as hypertrophy and ossification of the ligamentum flavum. Proven participation in these processes of genes CTGF, PDGF-BB, TGF-ß, Il-6, TNF-α, MMPs, TIMPs, etc. Potent inducer of extracellular deposition of collagen in hypertrophies ligamentum flavum is TGF-ß; GDF-5 has osteogenic effect, increases the activity of alkaline phosphatase and the expression of osteocalcin, induces mineralization; FGFR3 gene expression contributes to the closure of synchondroses and merging of centers of ossification, contributing to excess synthesis of bone tissue, etc. Local or a systemic effect on the expression of these genes may be effective to prevent progression of the disease. Predisposition to stenosis and responsiveness to therapy is genetically determined and is expressed in individual differences in metabolic status. A very important role in the pathobiochemistry of connective tissue are the processes of acetylation by regulating the expression of essential genes that affects all intracellular processes and especially in the fibrogenesis. An imbalance of acetylation may lead to excessive synthesis of collagen, accelerating the growth of connective tissue, disruption of lipid homeostasis. Therefore, it is relevant as the definition of NAT2 polymorphism and phenotypic identification of the rate of acetylation in the population, as well as finding relationships with various pathological processes. Meaningful impact on the processes of acetylation may contribute to the sanogenesis. The information presented in the review is important for the formation of a new perspective on the pathogenesis of stenosis process in the spinal canal and can contribute to the development of new approaches to treatment.
About the Authors
L. V. Rodionova
Irkutsk Scientific Center of Surgery and Traumatology, Irkutsk State Medical Academy of Continuing Education
Russian Federation
Russian Federation
V. A. Sorokovikov
Irkutsk Scientific Center of Surgery and Traumatology, Irkutsk State Medical Academy of Continuing Education
Russian Federation
Russian Federation
Z. V. Koschkareva
Irkutsk Scientific Center of Surgery and Traumatology
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Аганесов А.Г., Мусалатов Х.А. Десятилетний опыт микрохирургической дискэктомии // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. -2002. - № 3. - С. 21-25
2. Акшулаков С.К., Керимбаев Т.Т., Секенова Г.Т. и др. Анализ результатов хирургического лечения грыж дисков пояснично-крестцового отдела позвоночника эндоскопическим методом // Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. - 2005. № 4. - С. 18-22
3. Балаба Т.Я. Метаболические нарушения соединительной ткани при заболеваниях опорно-двигательного аппарата // Биохимические исследования в травматологии и ортопедии: Материалы метод. совещания. - М.: Медицина, 1972. - С. 5-11
4. Борода Ю.И., Заболоцкий Н.У, Абед А. Пути профилактики рецидивов болевого корешкового синдрома после удаления грыж межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника // Хирургия позвоночника и спинного мозга. - СПб., 2002. - С. 235
5. ровкин С.В. Микрохирургическая и эндоскопическая дискэктомия при остеохондрозе поясничного отдела позвоночника: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 1994. - 38 с
6. Брюханов В.Г., Кошкарева З.В., Сороковиков В.А. и др. Диагностика стенозирующих процессов позвоночного канала на поясничном уровне (обзор литературы) // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. - 2010. - № 6-1. -С. 215-219
7. Бывальцев В.А., Калинин А.А., Сороковиков В.Аидр. Анализ эффективности одномоментных декомпрессивно-стабилизирующих операций с применением динамической межостистой стабилизации при заболеваниях и травмах поясничного отдела позвоночника // Сборник научно-практических работ врачей Восточно-Сибирской железной дороги. - Иркутск, 2012. - С. 191-195
8. Гайдар Б.В. Практическая нейрохирургия. - М.: Гиппократ, 2002. - 648 с
9. Горбачева Е.В. Роль фенотипа ацетилирования в клиническом течении острой дизентерии у детей и оптимизации проводимой фармакотерапии: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М., 2004. - 24 с
10. Горбунов А.В., Потапов В.Э., Сороковиков В.А. и др. Хирургическая тактика при лечении стенозирующих процессов в позвоночном канале с учетом скрытой нестабильности позвоночных двигательных сегментов в поясничном отделе // Сибирский международный нейрохирургический форум. Сборник научных материалов. - 2012. - С. 135
11. Дестандо Ж. Эндоскопическая хирургия грыжи поясничного диска: исследование 1562 случаев // Хирургия позвоночника. - 2006. - № 1. - С. 50-54
12. Зубова С.Г., Окулов В.Б. Молекулярные механизмы действия фактора некроза опухолей и трансформирующего фактора роста в процессе ответа макрофага на активацию // Иммунология. - 2001. -№ 5. - С. 18-22
13. Исаева Н.В., Дралюк М.Г. Современный взгляд на клиническое значение эпидурального фиброза после поясничных дискэктомий // Хирургия позвоночника. - 2010. - № 1. - С. 38-45
14. Коробова А.Н. Эндоскопическая микроди-скэктомия в лечении грыж поясничных межпозвонковых дисков: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М., 2007. - 24 с
15. Кошкарева З.В., Скляренко О.В., Сороковиков В.А. и др. Патогенетическая схема развития послеоперационного рубцово-спаечного эпидурита // В кн.: Поленовские чтения. Материалы IX всероссийской научно-практической конференции. - 2010. - С. 410
16. Кукушкин М.Л., Хитров Н.К. Общая патология боли. - М.: Медицина, 2004. - 144 с
17. Маркин С.П., Симонович А.Е., Байкалов А.А. и др. Малоинвазивная методика заднего поясничного межтелового спондилодеза с использованием эндоскопической методики // Хирургия позвоночника. - 2007. - № 2. - С. 62-65
18. Погорельцев В.И., Зыкова И.Е., Гармонов С.Ю. и др. Метаболические процессы ацетилирования у больных гнойно-воспалительными заболеваниями челюстно-лицевой области // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. - 2008. - № 4. - С. 43-46
19. Попелянский Я.Ю. Неврозы и остеохондрозы - самые распространенные мультифакториальные болезни человека // Вертеброневрология. - 1992. -№ 2. - С. 22-26
20. Попов А.А., Мананникова Т.Н., Глухов Е.Ю. Профилактика спаечной болезни в гинекологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mediasphera.ru/journals/endoscop/detail/333/4895
21. Продан А.И., Перепечай О.А., Колесниченко В.А. и др. Современные технологии хирургического лечения поясничного спинального стеноза // Хирургия позвоночника. - 2008. - № 3. - С. 40-47
22. Рагимов О.З. Стеноз поясничного отдела позвоночного канала (клиника, диагностика, лечение): Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 1993. - 32 с
23. Соблирова Ж.Х., Харина Е.А. Быстрый тип ацетилирования - возможный маркер предрасположенности к заболеваниям органов мочевой системы // Нефрология и диализ. - 1999. - Т. 1, № 1. - C. 20-23
24. Сороковиков В.А. Хирургическое лечение дискогенного пояснично-крестцового радикулита с иммунокоррекцией: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. -Иркутск, 1995. - 32 с
25. Сороковиков В.А., Кошкарева З.В., Грузин П.Гидр. Диагностика асептического воспалительного процесса в эпидуральном пространстве при стенозиру-ющем синдроме в поясничном отделе позвоночника. Медицинская технология. - Иркутск, 2014
26. Сороковиков В.А., Кошкарева З.В., Ларионов С.Н. и др. Опыт лечения больных с грыжами межпозвонковых дисков на поясничном уровне // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. - 2013. - № 5 (93). - С. 91-95
27. Chen M.N., Hu C.K., Chen P.R. et al. (2014). Dose-dependent regulation of cell proliferation and collagen degradation by estradiol on ligamentum flavum. BMC Musculoskelet Disord., 15, 238
28. Friedman S.L., Maher J.J., Bissell D.M. (2000). Mechanisms and therapy of hepatic fibrosis: Report of the AASLD single topic basic research conference. Hepatology, 32 (6), 1403-1408.
29. Hussain M., Ahmed Raja R., Makhdoom A. (2014). Ossification and hypertrophy of ligamentum flavum at thoracic spine. J. Ayub. Med. Coll. Abbottabad, 26 (3), 294-296.
30. Kang Y.M., Suk K.S., Lee B.H. et al. (2014) Herniated intervertebral disk induces hypertrophy and ossification of ligamentum flavum. J. Spinal Disord. Tech., 27 (7), 382-389.
31. Klosinski M., Skrzat J., Walocha J. et al. (2012). Contemporary views on the ossification of the ligamenta flava. Ortop. Traumatol. Rehabil., 14 (6), 495-503.
32. Li Z., Xue Y., He D. et al. (2014). Extensive laminectomy for multilevel cervical stenosis with ligamentum flavum hypertrophy: more than 10 years follow-up. Eur Spine J. [Epub ahead of print].
33. Löhr M., Hampl J.A., Lee J.Y. et al. (2011). Hypertrophy of the lumbar ligamentum flavum is associated with inflammation-related TGF-ß expression. Acta Neurochir (Wien), 153 (1), 134-141.
34. Matsushita T., Wilcox W.R., Chan Y.Y. et al. (2009). FGFR3 promotes synchondrosis closure and fusion of ossification centers through the MAPK pathway. Hum. Mol. Genet., 18 (2), 227-240.
35. Oh I.S., Suh D.W., Ha K.Y. (2013). Hypertrophy of the ligament flavum in degenerative lumbar stenosis associated with the increased expression of fractalkine (CX3CL1) / CX3CR1 chemokine. Connect Tissue Res., 54 (6), 380-385.
36. Ohtori S., Miyagi M., Eguchi Y. et al. (2012). Epidural administration of spinal nerves with the tumor necrosis factor-alpha inhibitor, etanercept, compared with dexamethasone for treatment of sciatica in patients with lumbar spinal stenosis: A prospective randomized study. Spine (Phila Pa 1976), 37 (6), 439-444.
37. Park J.B., Kong C.G., Suhl K.H. et al. (2009). The increased expression of matrix metalloproteinases associated with elastin degradation and fibrosis of the ligamentum flavum in patients with lumbar spinal stenosis. Clin Orthop Surg., 1 (2), 81-89.
38. Sairyo K., Biyani A., Goel V. et al. (2005). Pathomechanism of ligamentum flavum hypertrophy: a multidisciplinary investigation based on clinical, biomechanical, histologic, and biologic assessments. Spine (Phila Pa 1976), 30 (23), 2649-2656.
39. Yabe Y., Hagiwara Y., Ando A. et al. (2015). Chondrogenic and Fibrotic process in the ligamentum flavum of patients with lumbar spinal canal stenosis. Spine (Phila Pa 1976) [Epub ahead of print].
40. Zhang Y., Chen J., Zhong Z.M. et al. (2010). Is platelet-derived growth factor-BB expression proportional to fibrosis in the hypertrophied lumber ligamentum flavum? Spine (Phila Pa 1976), 35 (25), E1479-1486.
41. Zhang Y., Xu X.M., Wu S.P. et al. (2011). Over-expression of platelet-derived growth factor-BB in degenerative hypertrophied ligamentum flavum. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao, 31 (7), 1268-1272.
42. Zhong Z.M., Chen J.T., Zhang Y. et al. (2010). Growth / differentiation factor-5 induces osteogenic differentiation of human ligamentum flavum cells through activation of ERK1/2 and p38 MAPK Cell Physiol Biochem, 26 (2), 179-186.
43. Zhong Z.M., Zha D.S., Xiao W.D. et al. (2011). Hypertrophy of ligamentum flavum in lumbar spine stenosis associated with the increased expression of connective tissue growth factor. J. Orthop Res., 29 (10), 1592-1597.
Review
For citations:
Rodionova L.V., Sorokovikov V.A., Koschkareva Z.V. Enzyme systems activity and connective tissue metabolism as pathogenetic factors of spinal stenosis (literature review). Acta Biomedica Scientifica. 2015;(1):77-83. (In Russ.)
Views:
567
.png)
Email this article 
