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Intervertebral Disc Degeneration Is Associated With Aberrant Endplate Remodeling and Reduced Small Molecule Transport

椎间盘 细胞生物学 化学 细胞外基质 退行性椎间盘病 生物 解剖
作者
Beth G. Ashinsky,Edward D. Bonnevie,Sai A. Mandalapu,Stephen Pickup,Chao Wang,Lin Han,Robert L. Mauck,Harvey E. Smith
出处
期刊:Journal of Bone and Mineral Research [Wiley]
卷期号:35 (8): 1572-1581 被引量:48
标识
DOI:10.1002/jbmr.4009
摘要

ABSTRACT The intervertebral disc is the largest avascular structure in the body, and cells within the disc rely on diffusive transport via vasculature located within the vertebral endplate to receive nutrients, eliminate waste products, and maintain disc health. However, the mechanisms by which small molecule transport into the disc occurs in vivo and how these parameters change with disc degeneration remain understudied. Here, we utilize an in vivo rabbit puncture disc degeneration model to study these interactions and provide evidence that remodeling of the endplate adjacent to the disc occurs concomitant with degeneration. Our results identify significant increases in endplate bone volume fraction, increases in microscale stiffness of the soft tissue interfaces between the disc and vertebral bone, and reductions in endplate vascularity and small molecule transport into the disc as a function of degenerative state. A neural network model identified changes in diffusion into the disc as the most significant predictor of disc degeneration. These findings support the critical role of trans‐endplate transport in disease progression and will improve patient selection to direct appropriate surgical intervention and inform new therapeutic approaches to improve disc health. © 2020 American Society for Bone and Mineral Research. Published 2020. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA.
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