Typ-2-Diabetes kann sich auf die Bandscheiben auswirken und Schmerzen im unteren Rückenbereich verursachen

Wie sich Diabetes auf die Wirbelsäule auswirkt

Frühere Studien zeigen, dass Typ-2-Diabetes negative Auswirkungen auf die Wirbelsäule und den Rücken des Körpers haben kann.

Beispielsweise haben Menschen mit Typ-2-Diabetes ein erhöhtes Risiko, eine diffuse idiopathische Skeletthyperostose zu entwickeln. Die diffuse idiopathische Skeletthyperostose ist eine Art Arthritis, die die Sehnen und Bänder rund um die Wirbelsäule verhärtet, was zu Steifheit, Bewegungseinschränkungen und Schmerzen führt.

Eine im März 2022 veröffentlichte Studie ergab, dass Menschen mit Typ-2-Diabetes ein höheres Risiko haben, an einer Bandscheibendegeneration zu erkranken.

Andere Studien haben Typ-2-Diabetes mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung anderer Wirbelsäulenerkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Spinalkanalstenose und vertebrale Osteomyelitis.

Frühere Untersuchungen haben auch das Fortschreiten der Typ-2-Diabetes-Erkrankung mit chronischen Rückenschmerzen in Verbindung gebracht.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Menschen mit Diabetes im Vergleich zu Menschen ohne Diabetes ein um 35 % erhöhtes Risiko für Kreuzschmerzen und ein um 24 % erhöhtes Risiko für Nackenschmerzen haben.

Diabetes kann die Kollagenfibrillen in der Wirbelsäule schädigen

„Wir wollten sehen, ob die Auswirkungen von Diabetes, die wir in den Knochen sahen, auch in den Bandscheiben vorhanden waren oder nicht. „Der Befund kann Bandscheibendegeneration und Schmerzen im unteren Rückenbereich in diesen Bevölkerungsgruppen erklären“, sagt Dr. Claire Acevedo, Assistenzprofessorin in der Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der University of California in San Diego, außerordentliche Assistenzprofessorin für Biomedizintechnik und Maschinenbau an der University of California Utah und Co-Hauptautor dieser Studie erklärten uns auf die Frage, warum sie beschlossen hätten, sich in ihrer Studie auf die Wirbelsäule zu konzentrieren.

Für diese Studie verwendeten die Forscher ein Rattenmodell für Typ-2-Diabetes. Bandscheiben von Ratten mit Typ-2-Diabetes wurden mit denen gesunder Ratten verglichen, um festzustellen, ob es in den Bandscheiben zu einer Verformung der Kollagenfibrillen kam. Der äußere Teil der Bandscheiben besteht aus Kollagen- und Proteinschichten.

Die Forscher stellten bei Ratten mit Typ-2-Diabetes fest, dass die Kompressionsfähigkeit der Kollagenfibrillen der Bandscheibe beeinträchtigt war, was dazu führte, dass das Kollagen steif und spröde wurde. Daher weist Kollagen im Vergleich zu gesundem Kollagen eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Kompressionskräften auf.

„Typ-2-Diabetes und die damit verbundene Hyperglykämie schädigen die Kollagenfibrillen schneller als gewöhnlich, wie ein schneller Alterungsprozess.“
— Doktor Claire Acevedo

„Typ-2-Diabetes und die damit verbundene Hyperglykämie schränken die üblichen Kompressionsmechanismen (Energiedissipationsmechanismen) in den Bandscheiben ein, indem sie die Verformung der Kollagenfibrillen begrenzen, das Kollagen steifer und spröder machen und die Lamellenrotation einschränken“, erklärte Doktor Acevedo.

„Zukünftige Behandlungen können auf diese Krankheiten abzielen, um die Fähigkeit der Bandscheibe, sich normal zu verformen, wiederherzustellen“, fügte sie hinzu.

Beobachtung im Nanomaßstab

Wissenschaftler verwendeten eine experimentelle Technik namens Synchrotron-Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS), um nach Veränderungen im Verhalten von Bandscheibenkollagen im Nanomaßstab zu suchen.

„Die Röntgenkleinwinkelstreuung ist eine Röntgenbeugungstechnik, mit der wir die Periodizität der Kollagenfibrillen (67 nm) messen können. Wenn wir einen Zugversuch vor dem Röntgenstrahl durchführen, erhöht sich die Kollagenperiodizität“, sagte Doktor Acevedo.

„Wir können diese Änderung in der Kollagenperiodizität erfassen, was es uns ermöglicht, die Kollagendeformation oder -dehnung zu berechnen und gleichzeitig die Deformation oder Dehnung der gesamten Bandscheibe zu messen“, fuhr sie fort. „Daher können wir sehen, wie viel Bandscheibenbelastung im Nanomaßstab auf die Kollagenebene übertragen wird.“

Für die nächsten Schritte dieser Forschung sagte Doktor Acevedo, dass man nach Möglichkeiten suchen werde, einen Stellvertreter für die Vernetzungsbewertung von fortgeschrittenen Glykationsendprodukten (AGEs) zu finden. AGEs sind ein Biomarker, der mit dem Altern und sowohl der Entwicklung als auch der Verschlechterung degenerativer Erkrankungen wie Diabetes in Verbindung steht.

„Die Beurteilung des AGE-Gehalts in Bandscheiben oder Knochen ist kompliziert und aufwendig, während die Beurteilung des AGE-Vernetzungsanstiegs in der Haut eine gute Möglichkeit sein könnte, den gleichen Anstieg in Bandscheiben und Knochen zu beurteilen, auch wenn der absolute Gehaltswert zwischen den Geweben unterschiedlich sein wird“, sagte sie.

Typ-2-Diabetes beeinträchtigt das Kollagen im gesamten Körper

Wir haben auch mit Doktor Neel Anand, einem orthopädischen Chirurgen und Co-Direktor für Wirbelsäulentrauma am Cedars-Sinai Spine Center in Los Angeles, über diese Studie gesprochen.

Doktor Anand sagte, er sei von den Ergebnissen dieser Studie nicht überrascht.

„Typ-2-Diabetes beeinflusst Kollagen – es ist eine Kollagenerkrankung und Bandscheiben bestehen aus Kollagen“, erklärte er. „Der äußere Ring der Bandscheibe besteht aus Kollagenfasern. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Typ-2-Diabetes die Bandscheibe in irgendeiner Form beeinträchtigt.“

„Typ-2-Diabetes beeinträchtigt Kollagen im ganzen Körper. Das Kollagen wird genauso beeinträchtigt, wie Typ-2-Diabetes die Blutgefäße im Körper beeinträchtigt. Das ist es, was Typ-2-Diabetes bewirkt – deshalb bekommen Sie Gefäßprobleme, Sie bekommen Herzprobleme, Sie bekommen Nierenprobleme. Mit Typ-2-Diabetes bekommt man eine Million Probleme, darunter auch Augenprobleme, es beeinflusst also viele Dinge.“
— Doktor Neel Anand

Doktor Anand erinnerte uns jedoch daran, dass diese Forschung anhand eines Rattenmodells durchgeführt wurde.

„Menschen sind keine Ratten“, fuhr er fort. „Trifft dieser Befund auf den Menschen zu? Wahrscheinlich ist es das – da steckt wahrscheinlich ein Element dahinter. Irgendwann muss jemand beweisen, dass das beim Menschen stimmt. Letztlich muss es auf den Menschen übertragen werden.“

Informationsquelle

• Link zur Studie: https://academic.oup.com/pnasnexus/article/2/12/pgad363/7342234