Сама ткань межпозвоночного диска испытывает недостаток кровоснабжения и имеет очень слабую способность к восстановлению в сочетании с высоким уровнем активности. Как правило, после 20 лет в диске начинаются дегенеративные изменения, прочность и эластичность фиброзного кольца постепенно снижается. В этот момент, если происходит травма, особенно кумулятивная, она становится пусковым механизмом для разрыва фиброзного кольца. Во многих случаях травмы нет, а есть лишь усиление напряжения мышц и связок после похолодания, что увеличивает внутреннее давление на диск и способствует разрыву атрофированного фиброзного кольца. Межпозвоночный диск — это удивительная структура из соединительной ткани, на которую возложены уникальные функции. Любое изменение диска влияет на его нормальные механические характеристики или нарушает его нормальную функцию баланса, поглощая и перераспределяя силы на позвоночник. Межпозвоночный диск состоит из nucleus pulposus, annulus fibrosus и хрящевой пластинки. Пульпозное ядро межпозвоночного диска содержит небольшое количество коллагеновых волокон в дополнение к мягкому матриксу, состоящему в основном из мукополисахаридов. Пульпозное ядро составляет более половины объема диска и, благодаря своей деформируемости, способно надлежащим образом передавать силы нагрузки. Способность диска поддерживать надлежащую функцию тесно связана с количеством содержащейся в нем воды, которая, в свою очередь, стабилизируется содержанием полисахаридов. Фиброзное кольцо по-прежнему отличается от пульпозного ядра, хотя коллагеновые волокна кольца расположены в виде плотных слоев, причем волокна каждого слоя сцеплены под прямым углом друг к другу и под углом 45° к позвоночнику. Эта пластинчатая структура воспринимает давление и напряжение, а также изгибные и вращательные нагрузки, вызванные позвоночником. Хрящевая пластинка представляет собой стеклянный хрящ, который крепится между васкуляризированным позвоночным спонгиозом и аваскулярным nucleus pulposus. На поверхности стекловидного хряща коллагеновые волокна расположены параллельно друг другу на поверхности и перпендикулярно друг другу в более глубоких слоях около кости. Протеогликановый матрикс является важным компонентом матрикса межпозвоночного диска и представляет собой структуру, необходимую для механической и химической функции диска. Протеогликаны — это крупные молекулы, чрезвычайно вязкие и очень гидрофильные. В нормальных условиях пульпозное ядро обладает высокой сжимаемостью и, благодаря свойствам протеогликанов, имеет сильную нагрузочную способность. Если сахарные цепи протеогликанов разрушаются, они теряют свою способность удерживать внеклеточную воду. Биохимическая целостность пульпозного ядра межпозвоночного диска определяется содержанием в нем воды. В нормальных условиях межпозвоночные диски принимают на себя давление и перераспределяют силы на позвоночник и являются важной частью нормальной функции. Образование грыжи диска является результатом избытка нормальных протеогликанов, что приводит к образованию жидкости и увеличению объема пульпозного ядра и повышению давления внутри пульпозного ядра, предрасполагая диск к образованию грыжи. Однако мукополисахариды внутри пульпозного ядра могут создать новое равновесие путем сокращения и реинтеграции. Прогрессирующее уменьшение мукополисахаридов может способствовать фиброзу коллагена, и пульпозное ядро постепенно теряет свою первоначальную сжимаемость и нагрузочную способность из-за отложения коллагена и увеличения фиброза, что не сможет выполнять функцию поглощения и перераспределения напряжения пульпозного ядра на позвоночник при нагрузке в любое время, тем самым вызывая повреждение диска. Грыжа диска чаще всего возникает в результате внешней травмы или чрезмерной нагрузки на поврежденный диск. Некоторые теории предполагают, что гликопротеины и бета-белки в матриксе пульпозного ядра образуют антиген при аутоиммунитете, и что именно высвобождение этого антигена (имеется в виду высвобождение бета-белков в дегенерированных дисках и грыжах, которые в норме заключены в пульпозном ядре) является постоянным стимулом для организма, вызывающим иммунный ответ, а также воспалительную реакцию в нервах, что приводит к боли.