Хондроцитоподобные и нотохордоподобные клетки в отличие от истинных клеток нотохорды вырабатывают большое количество коллагена II типа, из которого выстраивается матрикс (матрица) пульпозного комплекса. Это своеобразный «каркас» из хаотично переплетенных коллагеновых волокон II типа. Внешне он напоминает металлическую губку для мытья посуды. Такая структура очень упруга и легко восстанавливает форму после деформации. Таким образом, одним из основных отличий «взрослого» диска от молодого является наличие хорошо развитой опорной структуры для специализированных белков, обеспечивающих амортизационные свойства диска. Весь матрикс погружен в гель, образованный многокомпонентным белком аггреканом, который обладает высокой способностью связывать и удерживать воду, тем самым обеспечивая амортизирующую функцию диска за счет поддержания высокого осмотического (гидростатического) давления (420-450 mOsm). Аггрекан прикрепляется к нитям гиалуроновой кислоты, которые переплетаясь с волокнами коллагена II типа, создают устойчивые молекулярные формы. Вырабатывается хондроцитоподобными клетками, равномерно распределенными по матриксу диска. Именно благодаря аггрекану диск связывает воду и «набухает». В его составе присутствует отрицательно заряженные белки кератан сульфат и хондроитин сульфат, которые «поглощают» воду, удерживая ее в экстраклеточном матриксе. Например, при разрыве кольца (грыжа) и выходе геля наружу, он механически не ограничен, поэтому «набирая» воду фрагмент «разбухает» и может формировать большие грыжевые выпячивания. При этом грыжа может отторгать корешковую манжету с корешками и сопутствующими сосудами и прижимать их к суставу ПДС или ножке дуги (вышележащего) позвонка.

Второй тип клеток, населяющих пульпозный комплекс – фибробласты (как в фиброзном кольце). Вырабатывают коллаген I типа. Несмотря на свою незначительность, могут играть немаловажную роль в запуске необратимых дегенеративных процессов в диске.

Весь амортизационный комплекс «прошит» радиально расположенными эластическими волокнами, которые формируют упругий эластический скелет и позволяют легко восстанавливать форму диска после деформаций. Также эластических волокон много в наружных слоях диска и выполняют они ту же функцию – способствуют возврату в исходную форму.

Непосредственно клеточные популяции как нотохордоподобных, хондроцитоподобных так и фибробластов, заселяющих диск, живут в своих околоклеточных матрицах, своеобразных апартаментах.

Функция околоклеточного матрикса – структурная и защитная для клеток.

Здоровые клетки пульпозного комплекса постоянно поддерживают оптимальный уровень продукции коллагена II типа и аггрекана, тем самым обеспечивая необходимую целостность и структуру матрикса, уровень поглощения, удержания воды и набухания ткани диска – так называемый тургор диска.

Отличительной особенностью гелевой капсулы является полное отсутствие сосудистых капилляров и отсутствие иннервации. Белок аггрекан является «токсичным» для нервных окончаний. Соответственно, он препятствует прорастанию свободных нервных окончаний внутрь диска, тем самым предотвращая появление болевого импульса при сильных компрессионных нагрузках, которым подвергается диск.

Аггрекановый комплекс и коллагеновый матрикс (Ad et al., 2000)

Межпозвонковый диск – самый крупный орган в теле человека, лишенный питания посредством сосудистой сети. Метаболизм и обменные процессы в диске всецело зависят от качества диффузии – механизма транспортировки питательных веществ через замыкательные пластины, непосредственного транспорта внутри матрикса и во многом от полноценной работы капиллярной сети позвонков. Диффузия питательных веществ и поддержание гомеостаза на должном уровне значительно зависят от условий, в которых работает диск. У предка человека чередование фаз сжатие-растяжение работало как насос, наполняющий капиллярную сеть внутри позвонков, что положительно сказывалось на диффузии и обменных процессах. Компрессионная нагрузка была всегда динамическая и кратковременная и значительного патологического влияния на метаболизм и обменные процессы в диске не оказывала. Скорей наоборот – стимулировала анаболизм и выведение продуктов обмена. В отличие от современного человека, у которого преобладает вертикальная статическая нагрузка в любом положении, кроме лежа. С переходом к прямохождению резко выросло требование к качеству диффузии и обеспечению обменных процессов внутри самого диска.