La diabetes tipo 2 altera el comportamiento de los discos de la columna vertebral, haciéndolos más rígidos, y provocando también que estos cambien de forma antes de lo normal; por tanto, la capacidad del disco para soportar la presión se ve comprometida, según un estudio realizado en roedores por un equipo de ingenieros y médicos de la Universidad de California en San Diego, UC Davis, UCSF y la Universidad de Utah (Estados Unidos).

La lumbalgia es una de las principales causas de discapacidad, a menudo asociada a la degeneración de los discos intervertebrales. Las personas con diabetes de tipo 2 corren un mayor riesgo de padecer lumbalgia y problemas relacionados con los discos. Sin embargo, los mecanismos precisos de la degeneración discal siguen sin estar claros.

Investigar las propiedades biomecánicas del disco intervertebral es crucial para comprender la enfermedad y desarrollar estrategias eficaces para tratar el dolor lumbar. El equipo de investigación ha estado codirigido por Claire Acevedo, profesora del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de California en San Diego, y Aaron Fields, profesor del Departamento de Cirugía Ortopédica de la UC San Francisco.

"Estos hallazgos aportan nuevos conocimientos sobre los posibles mecanismos que subyacen al daño tisular discal relacionado con la diabetes y pueden servir de base para el desarrollo de estrategias preventivas y terapéuticas para esta enfermedad debilitante", escriben los investigadores.

El estudio, publicado en ´PNAS Nexus´, subraya que los mecanismos de deformación a nanoescala de las fibrillas de colágeno acomodan la carga compresiva del disco intervertebral. En el contexto de la diabetes tipo 2, estos mecanismos se ven comprometidos, lo que provoca la fragilización del colágeno.

Estos hallazgos aportan nuevos conocimientos sobre los posibles mecanismos subyacentes al daño tisular del disco relacionado con la diabetes y pueden servir de base para el desarrollo de estrategias preventivas y terapéuticas para esta enfermedad debilitante.

Los investigadores emplearon la dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) de sincrotrón, una técnica experimental que observa la deformación y orientación de las fibrillas de colágeno a escala nanométrica. Querían explorar cómo las alteraciones en el comportamiento del colágeno contribuyen a los cambios en la capacidad del disco para soportar la compresión.

Compararon discos de ratas sanas con los de ratas con diabetes de tipo 2 (modelo de rata de la UC Davis). Las ratas sanas mostraron que las fibrillas de colágeno rotan y se estiran cuando los discos se comprimen, lo que permite al disco disipar la energía con eficacia.

"En las ratas diabéticas, la forma en que los discos vertebrales disipan la energía bajo compresión está significativamente alterada: la diabetes reduce la rotación y el estiramiento de las fibrillas de colágeno, lo que indica una capacidad comprometida para manejar la presión", escriben los investigadores.

Otros análisis mostraron que los discos de las ratas diabéticas presentaban un endurecimiento de las fibrillas de colágeno, con una mayor concentración de enlaces cruzados no enzimáticos.

Este aumento del entrecruzamiento del colágeno, inducido por la hiperglucemia, limitaba las deformaciones plásticas por deslizamiento fibrilar. Estos resultados ponen de relieve que la reorientación, el enderezamiento, el estiramiento y el deslizamiento de las fibrillas son mecanismos cruciales que facilitan la compresión de todo el disco. La diabetes tipo 2 altera estos mecanismos eficientes de deformación, lo que conduce a una biomecánica alterada de todo el disco y a un comportamiento más frágil (de baja energía).