根據一項新研究，基因活動的改變可能透過損害作為脊椎天然避震器的椎間盤，進而導致頸部和背部疼痛。
一項利用斑馬魚進行的研究發現，基因活動的改變會導致礦物質在脊椎內積聚。這個過程類似於骨骼在不該形成的地方形成，最終使脊椎組織異常堅硬。
研究人員表示，這些結果揭示了幾個可能成為未來背痛治療標靶的生物過程。這項研究也顯示，斑馬魚可能為測試潛在療法提供有用的模型。
大多數人在一生中都會經歷背痛。主要原因之一是緩衝脊椎骨的椎間盤逐漸退化，這種情況稱為椎間盤退化症 (IVDD)。
儘管 IVDD 非常普遍，並對患者和醫療保健系統造成沉重負擔，但目前沒有藥物可以阻止或逆轉其進程。手術仍然是唯一可行的長期治療方法。
已知遺傳因素會影響一個人罹患 IVDD 的風險。過去的研究一再將早期椎間盤問題與一種與膠原蛋白 IX 相關的基因聯繫起來，膠原蛋白 IX 是一種有助於結合脊椎椎間盤內部結構纖維的蛋白質。
為了研究該基因的缺陷如何導致椎間盤疾病，來自愛丁堡大學和布里斯托大學的研究人員研究了缺乏功能性基因拷貝的斑馬魚。
斑馬魚出現類似人類的脊椎損傷
隨著斑馬魚年齡增長，牠們出現了與人類椎間盤疾病非常相似的脊椎異常。牠們的椎骨融合，而礦物質沉積導致骨骼之間的組織變得異常堅硬。
研究人員發現，這種礦化並非立即開始。首先，發育中的脊椎內的支撐性支架層開始退化。只有在發生早期結構損傷後，礦物質沉積才會出現。
隨後，研究團隊檢查了魚體內的基因活動模式，以確定哪些基因的活性增加或減少。
他們的分析顯示，脂肪處理和調節生長的 mTOR 路徑出現問題。他們還發現了涉及磷酸鹽控制和維生素 A 信號傳導的變化。這些過程中的每一個都與異常的礦物質積聚有關。
現有的骨質疏鬆症藥物可減少礦物質積聚
研究人員還確定了幾種可減輕脊椎損傷的方法。
一種雙磷酸鹽，一種已用於治療骨質疏鬆症的骨骼保護藥物，可防止礦物質積聚。當魚類攝取的食物減少或接受抑制脂肪代謝的藥物治療時，脊椎融合也得到減緩。
根據研究人員的說法，這些結果突顯了磷酸鹽調節和脂肪代謝是未來藥物開發的特別有希望的領域。
這項研究由 Arthritis UK 和 BBSRC 資助，並發表在期刊 Communications Biology 上。
研究主持人、愛丁堡大學遺傳學與癌症研究所的 Erika Kague 博士表示：「幾十年來，手術一直是治療椎間盤疾病的唯一真正答案。透過了解驅動脊椎硬化的生物學機制，我們的斑馬魚研究指出了幾種減緩其進程的方法，包括一種已在患者身上安全使用的藥物。還有更多工作要做，但對於一個影響了人們幾代人卻看不到治療方法的疾病來說，這非常令人興奮。」
Arthritis UK 研究交付主管 Caroline Aylott 博士表示：「對於英國 950 萬飽受背痛之苦的人們來說，這項研究帶來了新的希望，預示著潛在的新治療方法即將出現。」
「我們很自豪能資助這項解鎖導致脊椎椎間盤退化過程背後科學的研究。背痛是英國最常見的疾病之一，困擾了數代人。愛丁堡大學的 Erika Kague 博士及其團隊發現了重要的遺傳證據，這可能為新療法鋪平道路，讓我們離一個較少人需要忍受背痛帶來的日常痛苦和挑戰的未來更近一步。」
BBSRC 生物科學促進知識執行董事 Jef Grainger 博士表示：「這項研究表明，公共資助的發現性生物科學如何產生解決重大健康挑戰所需的知識。透過揭示健康生物過程在與衰老相關的脊椎椎間盤退化中如何崩潰的新知識，該研究為未來的治療開發開闢了充滿希望的途徑。這是一個很好的例子，說明 BBSRC 支持的研究如何將科學發現轉化為有潛力改善人們生活的知識和創新。」