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Acute mechanical injury of the human intervertebral disc: link to degeneration and pain.

European cells & materials (2014-09-13)
B Alkhatib, D H Rosenzweig, E Krock, P J Roughley, L Beckman, T Steffen, M H Weber, J A Ouellet, L Haglund
RESUMEN

Excessive mechanical loading or acute trauma to intervertebral discs (IVDs) is thought to contribute to degeneration and pain. However, the exact mechanisms by which mechanical injury initiates and promotes degeneration remain unclear. This study investigates biochemical changes and extracellular matrix disruption in whole-organ human IVD cultures following acute mechanical injury. Isolated healthy human IVDs were rapidly compressed by 5% (non-injured) or 30% (injured) of disc height. 30% strain consistently cracked cartilage endplates, confirming disc trauma. Three days post-loading, conditioned media were assessed for proteoglycan content and released cytokines. Tissue extracts were assessed for proteoglycan content and for aggrecan integrity. Conditioned media were applied to PC12 cells to evaluate if factors inducing neurite growth were released. Compared to controls, IVD injury caused significant cell death. Injury also caused significantly reduced tissue proteoglycan content with a reciprocal increase of proteoglycan content in culture media. Increased aggrecan fragmentation was observed in injured tissue due to increased matrix metalloproteinase and aggrecanase activity. Injured-IVD conditioned media contained significantly elevated interleukin (IL)-5, IL-6, IL-7, IL-8, MCP-2, GROα, and MIG, and ELISA analysis showed significantly increased nerve growth factor levels compared to non-injured media. Injured-disc media caused significant neurite sprouting in PC12 cells compared to non-injured media. Acute mechanical injury of human IVDs ex vivo initiates release of factors and enzyme activity associated with degeneration and back pain. This work provides direct evidence linking acute trauma, inflammatory factors, neo-innervation and potential degeneration and discogenic pain in vivo.

MATERIALES
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Sigma-Aldrich
Metanol, suitable for HPLC, ≥99.9%
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Sigma-Aldrich
Metanol, ACS reagent, ≥99.8%
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Metanol, suitable for HPLC, gradient grade, ≥99.9%
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Metanol, HPLC Plus, ≥99.9%
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Sacarosa, for molecular biology, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC), BioXtra
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Metanol, suitable for HPLC, gradient grade, suitable as ACS-grade LC reagent, ≥99.9%
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, BioUltra, for molecular biology, ≥99.5% (HPLC)
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Sigma-Aldrich
Metanol, puriss. p.a., ACS reagent, reag. ISO, reag. Ph. Eur., ≥99.8% (GC)
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Sigma-Aldrich
Metanol, Laboratory Reagent, ≥99.6%
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USP
Sacarosa, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
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Metanol, ACS spectrophotometric grade, ≥99.9%
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Sacarosa, ≥99.5% (GC), BioReagent, suitable for cell culture, suitable for insect cell culture
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Sigma-Aldrich
Metanol, ACS reagent, ≥99.8%
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Sigma-Aldrich
Metanol, BioReagent, ≥99.93%
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Sacarosa, ≥99.5% (GC)
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Metanol, Absolute - Acetone free
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Sigma-Aldrich
Metanol, JIS special grade, ≥99.8%
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, ≥99.5% (GC), Grade II, suitable for plant cell culture
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USP
Metanol, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
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Sigma-Aldrich
Metanol, ACS reagent, ≥99.8%
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, Grade I, ≥99% (GC), suitable for plant cell culture
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Sigma-Aldrich
Metanol, SAJ first grade, ≥99.5%
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Sigma-Aldrich
Metanol, anhydrous, 99.8%
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Diethyl azodicarboxylate solution, 40 wt. % in toluene
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Sigma-Aldrich
Sacarosa, meets USP testing specifications
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Sigma-Aldrich
Metanol, puriss., meets analytical specification of Ph Eur, ≥99.7% (GC)
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Sigma-Aldrich
Metanol, suitable for HPLC
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Sigma-Aldrich
Metanol, SAJ special grade
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