Degradación enzimática frente a deterioro por fatiga excesiva: impacto en la respuesta temporal del disco intervertebral

Abstract

La patología degenerativa del disco (DDD), sin importar su fenotipo y severidad clínica, está estrechamente relacionada con la lumbalgia, que continua siendo la principal causa de incapacidad a nivel global. Este estudio propone un enfoque cuantitativo para investigar de forma comparativa la degradación artificial del disco intervertebral (DIV) a través de dos métodos ampliamente utilizados: degradación enzimática y fatiga por carga. Se llevó a cabo un estudio in vitro en animales para analizar las respuestas temporales de cuarenta IVD torácicos jóvenes frescos de cerdo, junto con simulaciones de elementos finitos (FE) inversas y directas. Los discos intervertebrales se obtuvieron de cerdos jóvenes de 6 meses, asignados de forma equitativa a 5 grupos (intacto en fatiga, degradado enzimáticamente, de bajo nivel, de nivel medio y de alto nivel). Tras la precarga, se aplicó una carga cíclica sinusoidal (pico a pico/0,1 a 0,8 MPa) (0,01 a 10 Hz) y se llevaron a cabo análisis dinámico-mecánicos (DMA). Los resultados de DMA se combinaron con un análisis de metamodelo sólido para cuantificar las propiedades poroelásticas de IVD, mientras que se desarrollaron modelos de FE específicos de muestra para estudiar las respuestas detalladas. Se observó que la degradación enzimática tuvo un impacto más marcado en la resistencia y la capacidad de absorción de impactos de los discos intervertebrales. Esto podría atribuirse a la alteración simultánea de las fibras de colágeno y los enlaces agua-proteoglicanos inducidos por la digestión con tripsina. Por otro lado, la carga de fatiga afectó principalmente la resistencia del disco a la deformación en un patrón dependiente de la frecuencia, donde las alteraciones fueron más pronunciadas a frecuencias bajas. Este estudio confirma la compleja interacción entre los cambios bioquímicos causados por procesos enzimáticos y el comportamiento mecánico derivado de la fatiga, lo que sugiere la necesidad de un enfoque integral para imitar de cerca los procesos multifacéticos interrelacionados de la degeneración del disco humano.

Keywords:

Modelos animales de degeneración; Degradación enzimática; Fatiga; Modelado de elementos finitos; Experimentos in vitro; Disco intervertebral.

Traducido automáticamene
Publicación Original

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