O próprio tecido do disco intervertebral carece de fornecimento de sangue e tem uma capacidade de reparação muito fraca, combinada com um elevado nível de actividade. Geralmente, após os 20 anos de idade, o disco começa a sofrer alterações degenerativas e a tenacidade e elasticidade do anel fibroso diminui gradualmente. Neste ponto, se houver trauma, especialmente lesão por esforço cumulativo, torna-se um gatilho para a ruptura do anel fibroso. Em muitos casos, não há história de trauma, mas sim um aumento da tensão muscular e ligamentar após um período de frio, o que aumenta a pressão interna sobre o disco e promove a ruptura do anel fibroso atrofiado. O disco intervertebral é uma estrutura notável feita de tecido conjuntivo que é sobrecarregado com funções únicas. Qualquer alteração do disco afecta o seu desempenho mecânico normal ou interfere com a sua função normal de equilíbrio, absorvendo e redistribuindo as suas forças pela coluna vertebral. O disco intervertebral é constituído pelo núcleo pulposus, o anel fibroso e a placa cartilaginosa. O núcleo pulposus pulposus do disco intervertebral contém uma pequena quantidade de fibras de colagénio, para além de uma matriz macia de mucopolissacarídeos principalmente. O núcleo pulposo é responsável por mais de metade do volume do disco e, devido à sua deformabilidade, é capaz de transmitir forças de carga de forma apropriada. A capacidade do disco de manter uma função adequada está intimamente relacionada com a quantidade de água que contém, que por sua vez é estabilizada pelo seu conteúdo de polissacarídeos. O anel fibroso ainda é distinto do núcleo pulposo, embora as fibras de colagénio do anel estejam em laminas densas, com as fibras de cada camada a interporem-se em ângulo recto entre si e num ângulo de 45° com a coluna vertebral. Esta estrutura de laminas acomoda a pressão e tensão e as tensões de flexão e rotação causadas pela coluna vertebral. A placa de cartilagem é cartilagem de vidro, que é fixada entre a espongiosa vertebral vascularizada e o núcleo avascular pulposus. Na superfície da cartilagem vítrea, as fibras de colagénio são paralelas umas às outras na superfície e perpendiculares umas às outras nas camadas mais profundas perto do osso. A matriz proteoglicana é um componente importante da matriz do disco intervertebral e é uma estrutura essencial para a função mecânica e química do disco. Os proteoglicanos são moléculas grandes, extremamente viscosas e muito hidrofílicas. Em condições normais, o núcleo pulposo é altamente compressível e, devido às propriedades dos proteoglicanos, tem uma forte capacidade de carga. Se as cadeias de açúcar dos proteoglicanos se romperem, perdem a sua capacidade de reter água extracelular. A integridade bioquímica do núcleo intervertebral pulposus é determinada pelo seu conteúdo em água. Em condições normais, os discos intervertebrais suportam pressão e redistribuem as suas forças pela coluna vertebral, e são uma parte essencial da função normal. A formação de uma hérnia de disco é o resultado de um excesso de proteoglicanos normais, que causará fluido e aumento do núcleo pulposus e um aumento da pressão dentro do núcleo pulposus, predispondo o disco à hérnia. Contudo, os mucopolissacarídeos dentro do núcleo pulposus podem produzir um novo equilíbrio através da redução e reintegração. A redução progressiva dos mucopolissacáridos pode promover a fibrose do colagénio, e o núcleo pulposo perde gradualmente a sua capacidade original de compressão e de carga devido à deposição de colagénio e ao aumento da fibrose, que não será capaz de desempenhar a função de absorver e redistribuir a tensão do núcleo pulposo à coluna sob carga em qualquer momento, causando assim danos ao disco. É mais provável que uma hérnia de disco resulte de trauma externo ou stress excessivo colocado sobre o disco danificado. Algumas teorias sugerem que as glicoproteínas e as beta-proteínas na matriz do núcleo pulposus formam um antigénio em auto-imunidade, e que é a libertação deste antigénio (referindo-se à libertação de beta-proteínas em discos degenerados e hérnias discais, que são normalmente encapsuladas no núcleo pulposus) que é um estímulo persistente para o corpo, resultando numa resposta imunitária, e também causando uma resposta inflamatória nos nervos, resultando em dor.