
常见的脊柱疾病可能是一些人的脊椎导致的。脊柱由椎骨构成,人类的椎骨与非人类的灵长类动物的椎骨形状相似。研究发表在BMC开放获取期刊进化生物学(Evolutionary Biology)上,提出直立行走的相对快速进化可能对现代人类的健康产生了重大影响。
通常,人类比非人类的灵长类动物患有更多的脊柱疾病。一个被广泛讨论的解释是由于双足运动对脊柱的应力不同。这项研究支持了这种理论。
作为背部疼痛的普遍原因之一,腰椎间盘突出症的患病率已从人口的20%上升到78%。腰椎间盘突出是由于椎骨间的胶状物质的脱垂引起的,当其垂直脱出时,特点往往是软骨翘起,被称为“许莫氏结节(Schmorl结节)”。
研究人员研究了人类、黑猩猩和猩猩的脊椎,观察椎体形态,运动,和人类的垂直的椎间盘突出症的出现之间的联系。
来自加拿大西蒙·弗雷泽大学(Simon Fraser University)的博士后研究员Kimberly Plomp说:“我们的研究是第一个采用定量的方法,研究与非人类的灵长类动物相比,为什么人类普遍存在背部问题。该研究结果对临床研究具有潜在影响,能够指示为什么有些人更容易出现背部问题。这可能有助于识别患病风险更高的个体,如运动员,从而提供更好的预防保健。”
研究人员比较了141人的椎体,56只黑猩猩(指关节行走的灵长类动物)和27只猩猩的椎体(使用所有四只脚爬行的灵长类动物),观察它们的形状差异。研究人员说,这可能能够解释由于不同的运动方式造成了背部问题,有助于对人类直立行走进化的理解。
所有纳入研究人类的椎体中,54个有Schmorl结节,即椎间盘垂直突出的骨骼标志。研究人员发现,有Schmorl结节的人类椎骨与黑猩猩的椎骨在形状上相似点更多,相比于非人类的灵长类动物与健康人脊椎的相似点。
这表明,椎间盘垂直突出更易影响椎体形状接近祖先椎体变化范围的个体。这些人可能会因不适合直立行走而遭受更多负荷相关的脊柱疾病。
作者说,他们的研究结果可以用来解释脊柱疾病医疗扫描。这可以帮助临床医生了解一个人的脊椎形状和预测其对腰椎间盘突出症的易感性。
祖先的椎体形状影响了人类常见的脊柱疾病的发生,同时也支持了两足动物相对快速的进化可能对现代人类健康产生了重大影响这一观点。
作者也注意到研究的一些局限性,如样本量小,和包括人类椎体样本都源于中世纪和中世纪后的英国人口。未来的研究将包括更大的样本,涉及不同遗传背景。为了研究椎间盘水平方向的突出,且不在骨头上留下痕迹,研究还将包括对活体的CT扫描分析,并利用三维模型,专注于在本研究错过的人类和非人类灵长类动物的椎体数据的捕获。
该研究小组成员包括来自西蒙·弗雷泽大学的Mark Collard,英属哥伦比亚大学的Darlene Weston,来自冰岛大学的Una Strand Viearsd?ttir和来自阿伯丁大学的Keith Dobney。
Journal Reference:Kimberly A Plomp, Una Strand Viearsdóttir, Darlene A Weston, Keith Dobney, Mark Collard.The ancestral shape hypothesis: an evolutionary explanation for the occurrence of intervertebral disc herniation in humans.BMC Evolutionary Biology, 2015; 15 (1) DOI:10.1186/s12862-015-0336-y