Никотин и повреждение межпозвоночных дисков

Существует скрытая уязвимость в биологии межпозвонкового диска, из-за которой никотин может быть опаснее, чем думает большинство людей.

Межпозвонковый диск является крупнейшей аваскулярной структурой в человеческом организме. Его центральные отделы, особенно пульпозное ядро и внутренние слои фиброзного кольца, не получают такого же прямого кровоснабжения, как большинство других тканей.

Intervertebral disc structure. Vertebra anatomy. Spinal Column

Вместо этого клетки диска зависят от диффузии из мелких сосудов, расположенных по периферии диска и у замыкательных пластинок позвонков. Кислород и глюкоза должны поступать внутрь. Такие продукты обмена, как лактат, должны выводиться наружу. На бумаге это выглядит управляемо, но на практике создает хрупкую систему.

Даже умеренное снижение локальной перфузии или транспорта через замыкательные пластинки может сместить среду диска в неблагоприятную сторону. Уровень кислорода падает. Глюкозы становится меньше. Лактат накапливается. pH становится более кислым. Условия для выработки АТФ становятся менее благоприятными. Восстановление матрикса замедляется. Катаболическая сигнализация получает преимущество.

Именно поэтому никотин заслуживает более пристального внимания в любом серьезном разговоре о старении позвоночника, дегенерации дисков или восстановлении после травмы спины. Диск и так живет на грани с точки зрения доставки питательных веществ. По-видимому, никотин еще больше сдвигает эту систему в неблагоприятную сторону.

Почему диски особенно уязвимы

Многие ткани способны выдерживать определенный сосудистый стресс и затем восстанавливаться. У мышц есть резерв кровотока. Кожа может перераспределять кровообращение. Кость имеет активное ремоделирование и полноценную сосудистую сеть.

У диска таких преимуществ нет.

Функция диска зависит от баланса между построением и распадом. Со стороны построения клетки диска должны синтезировать протеогликаны, такие как аггрекан, и структурные белки, такие как коллаген II типа. Эти молекулы помогают диску удерживать воду и сопротивляться сжатию. Со стороны распада ферменты, такие как матриксные металлопротеиназы и аггреканазы, разрушают внеклеточный матрикс. Дегенерация возникает тогда, когда распад опережает восстановление.

На этот баланс сильно влияет микросреда диска. Если ухудшаются показатели кислорода, глюкозы и pH, анаболическая активность снижается, а катаболическая становится более выраженной. Именно поэтому фраза «это же только никотин» не отражает сути проблемы.

Никотину не нужно напрямую разрушать диск одним драматическим ударом. Достаточно ухудшить локальные условия настолько, чтобы сдвинуть систему от поддержания структуры к медленному структурному срыву.

Курение однозначно вредно для дисков

Наиболее убедительные данные у человека по-прежнему относятся к курению, а не к изолированным никотиновым продуктам. В визуализационных исследованиях, наблюдательных когортных работах и систематических обзорах курение многократно связывают с более выраженной дегенерацией дисков, большей болью в спине, более высокой инвалидизацией, связанной с позвоночником, и худшими послеоперационными исходами.

Одно из важнейших исследований изучало однояйцевых близнецов с сильно различающимся стажем курения. У близнеца, который курил, на МРТ была выявлена более выраженная дегенерация поясничных дисков, а средний показатель дегенерации был примерно на 18% выше, чем у некурящего близнеца. Это важно, потому что такой дизайн в значительной степени уменьшает влияние генетических факторов и различий раннего периода жизни, которые обычно мешают интерпретации наблюдательных исследований.

Другие исследования и обзоры также сообщают, что у курильщиков выше баллы дегенерации на МРТ, выше частота дегенеративных заболеваний позвоночника и выше частота операций на позвоночнике, чем у некурящих. В некоторых работах показатели дегенерации дисков у курильщиков были примерно на 20% выше. Курение также связывают с более выраженной дегенерацией в нижнем шейном отделе, особенно в области C4–C7, а также с патологией нижнепоясничного отдела в сегментах, испытывающих наибольшую нагрузку.

Есть также данные о том, что курение повышает риск грыжи поясничного диска и рецидива грыжи поясничного диска после операции. Иными словами, проблема не ограничивается медленными изменениями на снимках. По-видимому, она приводит и к реальным структурным, и к клиническим последствиям.

Что, по-видимому, делает никотин с точки зрения механизмов

Механистическая картина уже достаточно широка, чтобы относиться к ней серьезно.

Доклинические и клеточные исследования показывают, что никотин может нарушать биологию диска через несколько перекрывающихся путей:

Снижение микрососудистого кровоснабжения в области замыкательных пластинок и вокруг диска
Подавление синтеза протеогликанов, аггрекана и коллагена II типа
Снижение пролиферации клеток диска
Усиление воспалительной сигнализации, включая активацию NF-κB и MAPK
Повышение активности ферментов, разрушающих матрикс, таких как MMP-13
Окислительный и протеолитический стресс
Клеточное старение и фиброзное ремоделирование

Это очень широкая зона воздействия. Вывод важен: никотин — это не только проблема сосудов. Это также проблема поведения клеток и ремоделирования тканей.

Снижение доставки питательных веществ может быть одной из ключевых проблем

Некоторые из наиболее убедительных экспериментальных данных сосредоточены на транспорте, а не только на прямой токсичности.

В экспериментальной модели на свиньях острое воздействие сигаретного дыма снижало транспорт сульфата, кислорода и метилглюкозы в диск примерно на 30%–40% всего через 20–30 минут. Более длительное воздействие еще сильнее уменьшало транспорт, а после прекращения воздействия наблюдалось лишь частичное восстановление. Это поразительный результат, потому что он показывает, что диск может очень быстро испытывать нарушение доставки питательных веществ.

Модели с никотином у кроликов добавляют еще один уровень доказательств. В одном исследовании с длительным воздействием никотина исследователи наблюдали некроз и гиалинизацию пульпозного ядра, разрушение фиброзного кольца, утолщение стенки сосудов, повреждение эндотелиальных клеток и сужение сосудистых выростов. Именно такого рода структурное сосудистое повреждение, как и следовало ожидать, со временем нарушает питание диска.

Более поздние работы по воздействию дыма на крысах выделили хрящевую замыкательную пластинку, которая является критически важными воротами для диффузии. Воздействие сигаретного дыма снижало диффузионную способность в хрящевой замыкательной пластинке и вызывало изменения, соответствующие ремоделированию и кальцификации замыкательной пластинки. Последующая фаза прекращения воздействия не полностью обращала эти повреждения. Это важно, потому что, когда сам транспортный шлюз становится менее проницаемым, восстановление диска становится труднее даже после устранения исходного повреждающего фактора.

Похоже, никотин также действует напрямую на клетки диска

Сосудистая картина убедительна, но это не вся история.

Клеточные исследования показывают, что никотин может напрямую снижать синтез протеогликанов и выработку коллагена II типа в клетках пульпозного ядра. Некоторые работы также выявили снижение экспрессии Sox9, что имеет значение, поскольку Sox9 помогает запускать хондрогенную активность и синтез матрикса. Есть также данные, что никотин может вмешиваться в анаболическую сигнализацию, связанную с BMP-2.

При этом литература не является полностью однородной. В некоторых исследованиях in vitro наблюдался двухфазный характер эффекта. При более низких концентрациях никотина на раннем этапе отмечались кратковременные увеличения содержания ДНК, гликозаминогликанов и коллагена, тогда как более высокие концентрации и более длительное воздействие приводили к явному снижению этих показателей, дезорганизации архитектуры и неблагоприятному типу коллагена, более соответствующему фиброзному ремоделированию.

Этот момент стоит отдельно подчеркнуть, потому что он помогает избежать упрощенной интерпретации. Самый сильный вывод не в том, что любое, даже минимальное, воздействие никотина мгновенно разрушает клетки диска. Более сильный и честный вывод состоит в том, что никотин может смещать биологию диска в сторону неблагоприятного ремоделирования, особенно при более высокой концентрации, повторном воздействии и достаточной продолжительности.

Воспаление и катаболизм, вероятно, поддерживают процесс

Дегенерация диска редко бывает только проблемой снабжения. Когда включаются воспалительные и катаболические пути, система может начать поддерживать сама себя.

Модели курения у животных показывают усиление воспалительной сигнализации внутри диска, включая повышение IL-1β. В одной модели пассивного курения у крыс курение вызывало разрывы фиброзного кольца, фиброз пульпозного ядра и повышение уровня IL-1β в диске. После прекращения воздействия прогрессирование дегенерации замедлялось, а содержание протеогликанов несколько улучшалось, но несоосность фиброзного кольца не нормализовалась, и IL-1β оставался повышенным. Это указывает на важный практический вывод: устранение повреждающего фактора может помочь, но не всегда полностью стирает воспалительные и структурные последствия.

Деградация аггрекана также, по-видимому, играет центральную роль. Одно исследование на мышах показало, что дефицит ADAMTS5 защищал от индуцированной табачным дымом дегенерации межпозвонкового диска и протеолиза аггрекана. Это веское указание на то, что ферментативное разрушение матрикса не просто побочный эффект. Возможно, это один из ключевых механизмов повреждения диска, связанного с дымом.

Курение не сводится только к никотину

Именно здесь исследования нередко становятся небрежными.

Курение подвергает организм воздействию не только никотина. Горящие сигареты также доставляют угарный газ, оксиданты, альдегиды, компоненты смолы, летучие органические соединения, металлы и свободные радикалы. Угарный газ снижает доставку кислорода, образуя карбоксигемоглобин. Оксиданты и альдегиды добавляют сосудистый и митохондриальный стресс. Кадмий и другие токсиканты могут способствовать клеточному повреждению и сенесценции.

Поэтому, когда люди спрашивают, объясняет ли один только никотин дегенерацию диска, связанную с курением, ответ отрицательный. Курение почти наверняка хуже, чем один никотин, потому что продукты горения добавляют дополнительное повреждение.

Но противоположная ошибка тоже распространена: считать, что раз курение включает множество токсинов, сам никотин должен быть в основном безвредным. Данные не подтверждают и это. Похоже, никотин обладает достаточной биологической активностью, чтобы иметь значение сам по себе, даже если курение остается самым вредным способом доставки.

А как насчет электронных сигарет, пакетиков и спреев?

Здесь более новая никотиновая культура опережает доказательства.

Крупные когортные и доклинические данные указывают, что негорючие никотинсодержащие продукты сохраняют как минимум некоторый риск заболеваний диска, даже если он может быть ниже, чем при курении обычных сигарет. Некоторые данные у людей показывают, что у пользователей систем нагревания табака и жидкостных электронных сигарет риск заболеваний диска выше, чем у никогда не куривших. В одной когорте переход с обычных сигарет на определенные продукты нагревания табака, по-видимому, снижал риск по сравнению с продолжением курения, но не возвращал его к уровню никогда не куривших.

Именно такой подход и следует держать в уме: снижение вреда не равно его отсутствию.

Есть также ранние данные из баз данных по хирургии позвоночника, согласно которым зависимость от никотина без табака связана с худшими послеоперационными исходами, включая увеличение числа осложнений и более высокие долгосрочные риски, такие как псевдоартроз у пациентов после поясничного спондилодеза. У этих исследований есть ограничения, поскольку они зависят от кодирования диагнозов и неточного измерения воздействия, но направление сигнала трудно игнорировать.

Никотиновые пакетики и спреи для полости рта: меньшая токсическая нагрузка, но все еще не очевидно безопасны

Никотиновые пакетики без табака и спреи для полости рта с никотином популярны, потому что они кажутся более чистыми, более контролируемыми и их проще рационализировать. С точки зрения токсикологии они, вероятно, действительно чище, чем сигареты. Они не создают продуктов горения. Они не требуют вдыхания дыма. Они не содержат угарный газ. Это важно.

Но это не решает вопрос никотина.

Никотиновые паучи могут обеспечивать значимое системное воздействие никотина. Некоторые фармакокинетические сравнения показывают, что распространенные форматы паучей могут давать общую экспозицию никотина в том же общем диапазоне, что и сигареты, хотя обычно с более медленным нарастанием и более низким пиком. Никотиновый спрей для полости рта тоже может обеспечивать быстрое всасывание и выраженный никотиновый сигнал, часто быстрее, чем жвачка или пастилки.

Поэтому настоящий вопрос не в том, чище ли эти продукты, чем курение. Вероятно, да. Настоящий вопрос в том, сохраняют ли они все еще достаточно системного воздействия никотина, чтобы это имело значение для дисков, сосудистого тонуса, заживления и биологии матрикса. Скорее всего, да.

Здесь литература не так обширна, как хотелось бы многим. Пока нет убедительных исследований на людях, показывающих, что никотиновые паучи или никотиновый спрей именно ускоряют дегенерацию дисков, подтвержденную МРТ. Это ограничение исследований очевидно.

Если никотин может сужать сосуды, ухудшать функцию эндотелия, нарушать синтез матрикса и вмешиваться в биологию заживления, то длительное использование паучей или спреев вряд ли нейтрально для дисков. Наиболее обоснованная позиция такова:

Курение, вероятно, хуже всего.
Вейпинг и продукты нагревания без горения, вероятно, менее вредны, чем курение, но все же повреждают, особенно из-за других добавок.
Никотиновые паучи и спреи, вероятно, снижают часть токсической нагрузки по сравнению с курением, но при этом сохраняют проблему никотина.
Достаточно механистических и косвенных клинических данных, чтобы сохранять осторожность, особенно у людей с патологией спины или предстоящей операцией на позвоночнике.

Доза, длительность и проблема неаккуратных данных у людей

Людям часто хочется получить четкий порог: «Сколько никотина безопасно для дисков?» Современная литература не может дать точного ответа.

Исследования на людях используют неаккуратные метрики экспозиции. Одни опираются на самоотчет о курении. Другие используют стаж курения, текущий или бывший статус, либо пачка-лет. Некоторые применяют объективные биомаркеры, такие как котинин, что лучше. Форматы продуктов различаются. Двойное использование встречается часто. Профессиональная нагрузка, ожирение, диабет, физическая активность и социально-экономические факторы тоже могут искажать картину.

И все же некоторые закономерности заметны. Несколько исследований показывают, что более высокое совокупное воздействие курения связано с большей дегенерацией. В одном отчете более 9 пачка-лет ассоциировались с дегенерацией L5-S1. Но не каждое исследование выявляет четкий градиент доза-длительность, особенно в шейных когортах. Вероятнее всего, это отражает обычные эпидемиологические проблемы, а не доказывает отсутствие дозовых эффектов.

Доклинические данные по этому вопросу гораздо чище. Исследования на животных и in vitro последовательно показывают дозо- и времязависимое ухудшение биологии матрикса, воспалительной сигнализации и структурной дегенерации.

Может ли диск восстановиться после прекращения никотина или курения?

Частичное восстановление, похоже, возможно. Полный возврат намного менее вероятен.

В моделях пассивного курения у крыс отказ от курения останавливал дальнейшее прогрессирование дегенерации и повышал содержание протеогликанов по сравнению с продолжающимся воздействием. Это обнадеживает. Но некоторые воспалительные маркеры оставались повышенными после прекращения, а структурные проблемы, такие как дезорганизация фиброзного кольца, не просто возвращались к норме.

Это соответствует более широкой биологической реальности. Когда дисковый матрикс теряет протеогликаны, снижается гидратация, меняется архитектура коллагена и ухудшаются свойства замыкательной пластинки, может наступить точка, после которой прекращение вредного воздействия улучшает траекторию, но не полностью восстанавливает исходное состояние ткани.

Именно поэтому раннее вмешательство важнее, чем людям хотелось бы признавать. Ждать, пока спина уже нестабильна, болезненна или скомпрометирована с точки зрения хирургии, — плохая стратегия.

Хирургическое предупреждение

Если на горизонте есть спондилодез или крупная операция на позвоночнике, аргументы против никотина становятся более весомыми и более срочными.

Курение — один из наиболее четких модифицируемых факторов риска псевдоартроза, несращения, инфекции, осложнений со стороны раны и худших результатов, сообщаемых пациентами после спондилодеза. Метааналитические данные указывают примерно на двукратное увеличение риска псевдоартроза у курящих.

Рекомендации по предоперационной подготовке и обзоры по хирургии позвоночника обычно советуют отказ от курения за несколько недель до плановой операции, при этом по меньшей мере 3–4 недели являются распространенной целью, а продолжающееся послеоперационное воздержание настоятельно рекомендуется.

Именно здесь мышление с поиском лазеек становится опасным. Никотиновый пауч — это все еще воздействие никотина. Спрей — это все еще воздействие никотина. Вопрос в том, присутствует ли никотин в форме, которая может нарушать заживление. Современные данные говорят, что эта озабоченность обоснована.

Может ли вазодилатация компенсировать вред?

Частично, возможно. Полностью, нет.

Это раздел, где люди обычно хотят получить разрешение продолжать никотин, одновременно добавляя вмешательства, улучшающие кровоток. Такой инстинкт понятен, но здесь нужна дисциплина.

Вазодилатация может помочь с одной частью проблемы: с перфузией и функцией эндотелия. Она не автоматически решает воспалительную сигнализацию, подавление матрикса, активность протеаз, клеточное старение или нарушение заживления. Поэтому стратегию вазодилатации лучше рассматривать как снижение ущерба, а не как антидот.

1. Красный и ближний инфракрасный свет

Красный и ближний инфракрасный свет имеют правдоподобные механизмы для улучшения кровотока, отчасти через пути, связанные с оксидом азота. Есть данные, что определенные длины волн, включая 670 нм в некоторых исследованиях, могут запускать вазодилататорные реакции и увеличивать локальную циркуляцию.

Это делает красный свет рациональным вспомогательным средством для поддержки сосудистой функции. Он может быть особенно полезен людям, которые хотят уменьшить одну из составляющих сосудистой нагрузки, связанной с никотином. Но убедительных данных у людей о том, что красный свет обращает вспять вызванную никотином дегенерацию диска как таковую, нет. Это важное различие. Красный свет может поддерживать кровообращение. Но это не доказанная терапия для восстановления диска.

2. Продукты, богатые нитратами

Это одна из самых практичных стратегий во всем этом наборе мер.

Пищевые нитраты поддерживают выработку оксида азота через путь нитрат-нитрит-NO. Продукты, богатые нитратами, в исследованиях на людях могут улучшать эндотелиальную функцию и сосудистые показатели. Обычно к наиболее эффективным вариантам относятся:

Свекла
Руккола
Шпинат
Латук
Сельдерей

Этот путь полезен тем, что он не зависит только от классического пути синтазы оксида азота. Это делает его особенно привлекательным в состояниях, когда эндотелиальная функция нарушена.

Здесь важна одна практическая оговорка: частое использование сильного антибактериального ополаскивателя для рта может ослаблять этапы бактериального превращения в полости рта, которые помогают переводить пищевые нитраты в нитриты. Поэтому люди, которые выстраивают стратегию на основе нитратов, а затем по несколько раз в день стерилизуют полость рта, фактически действуют себе во вред.

3. L-цитруллин

L-цитруллин — еще один разумный вариант для поддержки сосудистой системы. Он может повышать доступность аргинина и поддерживать выработку оксида азота. Метааналитические данные указывают на пользу для эндотелиальной функции в некоторых ситуациях. Это делает его вполне уместным дополнением, если цель состоит в улучшении кровообращения и поддержке эндотелия.

Тем не менее ограничение остается тем же. Улучшение эндотелиальной функции не означает автоматической регенерации диска. Это воздействие на один механизм, а не на всю патологию целиком.

4. Движение и гигиена нагрузок по-прежнему важны

Эта статья посвящена никотину, но было бы ошибкой вести себя так, будто исход для диска определяется только химией.

Биомеханическая нагрузка неслучайно считается важным смешивающим фактором в литературе. Повторное сгибание под нагрузкой, длительное сидение, слабая выносливость мышц туловища, ожирение и плохо контролируемый тренировочный объем — все это может усиливать стресс для диска. По некоторым клиническим данным, курение и ожирение, по-видимому, действуют синергично. С биологической точки зрения это логично. Механический и химический стресс часто усиливают друг друга.

Поэтому даже если в центре внимания никотин, реальная стратегия защиты должна также включать разумные нагрузки, контроль состава тела и более правильные двигательные привычки.

Иерархия мер по снижению вреда

Если настоящая цель — защита здоровья дисков, эта иерархия не так уж сложна.

Уберите повреждающий фактор. Отказ от никотина лучше любой обходной меры.
Не путайте более чистый способ доставки с безопасностью. Никотиновые паучи и спреи могут снижать токсическую нагрузку по сравнению с курением, но они не устраняют биологические эффекты никотина.
Поддерживайте биологию оксида азота прежде всего с помощью пищи. Делайте ставку на овощи, богатые нитратами, а не полагайтесь только на добавки.
Используйте красный свет и L-цитруллин как вспомогательные средства. Они могут помогать поддерживать сосудистую функцию, но не должны служить оправданием для продолжения.
Контролируйте нагрузку и воспаление. Диск, находящийся под химическим стрессом и при этом испытывающий плохую механику, — плохое сочетание.
Серьезно относитесь к операции. Если рассматривается спондилодез, никотин — не тот риск, который стоит сохранять.

Главный вывод

Успокаивающая версия истории такова: курение вредно, но современные никотиновые продукты тоже могут нести риски. Доказательная база пока неясна, но, возможно, не стоит ждать, чтобы узнать это на себе.

Курение явно вредит здоровью дисков и исходам при проблемах с позвоночником. Вероятно, это происходит за счет сочетания сосудистых нарушений, снижения транспорта питательных веществ, нарушения синтеза матрикса, воспалительной сигнализации, активации протеаз, оксидативного стресса и плохого заживления. Сам никотин, по-видимому, объясняет часть этой биологии, хотя курение хуже, потому что при горении добавляется больше токсинов.

Безтабачные никотиновые продукты, такие как паучи и спреи, вероятно, менее вредны, чем сигареты, в широком токсикологическом смысле. Но они все равно обеспечивают биологически активное воздействие никотина, которое может нарушать сосудистый тонус, эндотелиальную функцию, поддержание матрикса и заживление.

Пока еще недостаточно прямых данных по межпозвонковым дискам у людей, чтобы точно количественно оценить величину этого риска, но механистических и косвенных клинических данных уже достаточно, чтобы оправдать осторожность.

Стратегии вазодилатации, такие как красный свет, продукты, богатые нитратами, и L-цитруллин, могут помочь с одной частью проблемы. Это поддерживающие стратегии, а не противоядия.

Если вам важна долговечность позвоночника, самый правильный ответ по-прежнему остается и самым скучным: не продолжайте снабжать ткань с ограниченной диффузией веществ молекулой, которая, по-видимому, уменьшает доставку, нарушает восстановление и ухудшает заживление.