椎间盘退行性变

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1、椎间盘退行性变有关综述引言: 椎间盘退变（interrbral disc degnerion ,IDD )为多种因素综合影响所致 ，患者 长期过 高或过低 压力负荷都可作为ID病因之一。有报道表白，软骨终板 发生钙化所引起椎间盘营养物质供应下降也许为ID启动的核心性因素。而椎间盘在老化或营养物质供应异常时，由椎间盘细胞所合成的部分细胞因子对细胞活性及细胞之间的信息交流产生一定影响，最后促使细胞凋亡。内环境发生变化之后可以激活处在潜伏态的降解酶,促使椎间盘基质发生分解，形成 ID。本文对ID影响因素作一综述如下。从分子水平而 言，正常椎间盘的软骨 型细胞所合成I型胶原 、蛋 白多糖和非胶原蛋 白

2、等共 同形成髓核基质和脊柱软骨终板。 I、I型胶原纤维一般经成纤维型细胞而合成 ,两 者共 同构成 纤维环 。椎问盘中的大量蛋 白多糖经透明质酸链形成聚合物,多糖基质吸水性促使髓核有流体静力学性质，促使其于纤维环中可承受一 定压力负荷。 同步多糖基质亦会不断被酶降解，形成旧基质降解、新 基质合成和更新状态 。若基质状态产生变化 ,则椎 间盘较易 发生退变。 无论 从宏观水平还是 微观 水平研 究 ,椎 间盘 发生结 构 变化 及 缺陷均为DD 重要形式 ,然而此类状况往往是因基质成分发生变化或椎间盘发生功能性损害导致。 那么 IDD重要影响因素究竟有哪些 ,国内外学者均有所研究，综合起来大体有

3、下面几种因素。.生物力学因素 椎间盘在生物力学上重要功能为维持人体椎 间隙高度 ,将相邻椎体活 动限于很小 无痛 范 围。 而 异常性机械 负荷则 可引起 I D ,特别 是和 工作有关 力学 因素 和外伤均为导致 ID D 的致病性 因 素。 压力 负荷直 接影 响椎 间盘基 质形成以及 细胞活性。 缺乏负荷 以及 静止性 压力负 荷都 可减 少椎间盘 中软骨终板 蛋白聚糖 （P ) ,从 而影 响椎 间盘整 体性 代谢 ,因此不合适压力将增进椎问盘加速老化，对细胞代谢及体现产生影响 ,最后破坏椎间盘构造基本j。 有研究亦证 实 ID 发病和生 物力学有一定 联系 J。生物 力学 因素重要包

4、 含震 动 、扭转和压缩等作用 ，其中震动对人体椎间盘营养供应和新陈代谢等方面形成不利影响，特别是震动频率和腰椎共振频率(即6H) 相等时,此种影响非常明显 。这就支持了流行病学表白的卡车 、公交车以及拖拉机等 司机椎 间盘病 变率较高这一结论。 扭转活动可让纤维环 2 胶原纤维处在紧张状态，另 1 2则为松弛状态 ，若胶原纤维拉伸长度不小于静止长度4%时,有关胶原纤维才也许发生损伤,这在脊椎发生轴向旋转不小于 3。时才也许发生 ，因关节面不能限制保护旋转力,导致纤维环破裂。合适压缩力对椎间盘而言有益 ，负荷是一种促使椎间盘内基质运转 的刺激物 ，其可诱 导形成金属蛋 白酶以及 一氧化 氮。

5、然而过度负荷则会伤害椎 间盘 ,从而形成IDD 。2 .营养供应因素营养供应下降导致营养成分减少是IDD一 个基本性 因素 。由于椎间盘为人体 中最大无血 管组织 ,正常成人 的腰椎间盘正 中细胞离近来处血供部位约 8 m m ,而纤维环外层处细胞 自其 四周软组织 血管和穿入纤 维环 外缘 稀疏 的毛细血管内汲取营养 J。 髓核及纤维环内层处细胞养分供应则依赖更为复杂的通路，即营养物质由穿人人体软骨板毛细血管内弥散开来，并且跨越软骨终板 ,之后穿越致密性椎间盘基质,达到髓核及纤维环 内层处细胞。 ID D 发生退变 的原因与缺少营养供应有关 ，而其营养重要经终板途径以及纤维环途径在被动扩散作

6、用下得到 。 随着机体老化 ,可对 其供应 营养 的血 管数量慢慢变少,此外 ，软 骨终板 钙化 状况 亦会 阻碍 有关 营养 物质供应,导致营养局限性,乳酸堆积，进一步使 p 值下降，细胞代谢产生障碍,增进细胞死亡而引起 ID D 。 3 细胞过度凋亡 椎间盘细胞发生过度凋亡可直接导致椎间盘活力削弱,有报道 表白 ,IDD 标本中 ，椎间盘细胞有6 以上的凋亡率 。 椎 间盘细胞在退变之前呈规律排列 ,且髓核大小无明显变化，但随着 ID 进展 ，特别是细胞数量不断减少 ,进一 步加速细胞凋亡 ,引起终板 和软骨骨髓血管分 布减少 ，导致管腔变细 ,使 营养减少,代谢物质淤积,氧分压 以及渗入

7、压 等因子发生明显变化。 此外 ,有学者发现，凋亡有关 因子 （Fa) 在特定状况下会向细胞发出凋亡信号，以促使细胞凋亡 ，破坏椎间盘中细胞外基质完整性，最后产生 Ip 。Fn 等亦报道细胞凋亡不仅在多类 组织 以及器 官发育 时发挥组织稳 态的维持性作用，还和肿瘤及退行性病症等发生和发展有着密切联系。 .酶活性变化 椎间盘基质内一般存在基质代谢酶系统，可于中性 pH条件下对基质成分实行降解，对其有拮抗作用的为降解酶类克制剂,此两者可维持基质代谢平衡。 以往觉得基质酶为 ID D 中间环节 ,而中性蛋白酶是最为重要的基质降解酶。 有报道表白 ,基质成分发生改变可促 使椎间 盘在力学 特性上丧失

8、, 造 成基质酶 和其 克制 剂在数 量和活 性上 平衡 打破 4,5。 例如 I型胶原对 I 型胶原进 行取代 ,产生 III 型胶原 。此外，髓核PG型聚合体下降以及 PG 含量下降,导致水合伙用明显下降等，均可促使 I D 发生生化变化。5. 细胞因子 有研 究证明 ,细 胞因子 可通 过对 椎 问盘 中胶原及PG 含量产生影响而参与到 D D 过程,与 D D 最为有关的一 些细胞因子重要含白细胞介素 IL1 、L -6、转化生长型因子(G .B ) 、骨形 态发 生 型蛋 白（BM P )及一氧 化 等 。 其中 I l 可通过 巨噬细胞 和软骨 细胞 ，以及成纤维细胞和 破骨细胞形

9、 成, IL一 1 是一 种炎性介质，具有 细胞破坏性 能力 ,通 过变化基质内 PG 合成对 D D 产生作用。 L- 源 白骨髓基质型细胞 、单核细胞、巨噬细胞、骨髓瘤细胞以及成骨细胞，其亦为重要炎性介质 ,可以对炎性细胞产生刺激而激活和增进其她类炎性介质产 生释放 ，对 IDD 炎性过程有 增进作用 。有 报道亦 表明 6在突出椎间盘内体现水平明显高于正常者 。TG F-B 则可促使椎间盘的间充质产生细胞增殖及分化 ,对于脊柱发育以及分化产 生重要作用。 有研究表 明 IDD 初期 ， B 能 够促使细胞外基质合成，减轻退行性变化的限度。而到 ID晚期，因成纤维 细胞在数 目上增 加 ，

10、受 其刺激形 成 I、I 型胶原 ，加重变性 限度 。 在对兔椎 间盘模型有 关研 究中发现 ，B M P2和 P于 损伤之后 36周 减少 ,在 12 14 周则逐渐增长 ，之后停留于损伤前近似水平,表白 BM P 也许 为 ID 的调节 因子 。 一氧 化氮 作为生物信使分子，可以迅速穿透生物膜进行扩散，在心脑血管的调节和神经、免疫调节方面可以发挥重要生物学作用。 其参与ID D 过程 ，一是 对椎间盘炎性 反映有关 进程造 成影 响 ,二 是对椎间盘细胞外基质正常代谢形成影响。 其可在原位促使细胞凋亡 ，导致椎 间盘基质成分变化 ，加速退变过程。 6. 年龄因素 随着 年龄的增长椎 间盘

11、会 浮现组织衰老 的变化 ，但不是所有 的椎 间盘会 发生退 变 ;组织的衰老是 随着年 龄增长浮现变化的积累,椎间盘衰老一般仅体现为形态解剖学的变化 。而椎 间盘 的退变 ,是随着细胞 和组织 大分子物 质退行性的病理变化而 浮现的整 个或部分椎 间盘 组织 物理 和化 学特性的进行性变化 。 过去人们 基于 对人类 和动 物 实验 观测认为 椎间盘退变 的高危 因素重要与年龄 有关 ,而目前认 为退 变的发 生既不依赖 于年龄 ，又不 完全 依赖 于环境 因素 ,最 终 体现 为功 能的破坏和受 限，引起 一系列临床症状 。 通过对人流行病 学 的研究发现 ：(1)从青 春期到中年后期 ，

12、椎 间盘退变 的发 生率与年 龄之间呈直线关系 ；() 老年退行性变化几乎达到“ 饱 和”状态，特别是症状性椎 间盘退变 的发 生率与年龄的关系呈现一种倒“ U ”形分布，即症状性椎间盘退变的高发生率在中年;(3 ） 不同脊柱节段症状性椎 间盘退变 发生率不同。 7. 遗传因素 遗传因素在椎间盘退变的发病中具有很重要的作用 ，有学者观测 到某些狗的物种很早 即可自发地发 生椎问盘退变和突出,而其她物种椎间盘退变浮现很晚。 研究发现,人类双胞胎 中脊 柱僵 硬和退变 的发 生部位及 病变程 度有 很大的相似性,显示这些相似性是由遗传因素所决定 的。 有学者应用 MR技术对20 对双胞胎椎问盘的变

13、化进行观测发现 ，在信号强度、椎 间盘狭 窄程 度、椎 间盘 突 出, 以及终板 的变化方面,腰椎间盘退变在 2O 对双胞胎之间体现出高度的一致性，这种高度 的一致性难 以单纯用年 龄 因素来解释 。 遗 传因素在 椎 间盘退变 中究竟会发 挥多大 的作 用 以及作用的确 切机 制 目前 仍不清晰，但可以拟定的是椎间盘退变在病因学上很少是 由单纯的遗传因素或环境因素引起的,而是受到遗传因素影响的脊柱构造和形态最后影响了脊柱 的生 物力学特 性 ,使 得椎 间盘更易于受到环境因素的作用。 【参照文献】 杨豪 ，王建儒，郑召民,等 椎间盘 源性 腰痛 发 病机 制 的研究进展 中华医学杂志 , ，

14、3(9） ：1 14 516 e le C K ， P 0 n n p p n K , T n no ury C , et a1 T h e m o lec u lar b sisf inervrtebralic deenertin .pine ，213 ,13 (3 ) ：3 14 3 3 Goal D , HAL , Sh A ， ta1 l u lar asi f i terve rte bra scdegneationJdvEp M ed Biol， ，（1 ) :114 133.4王善正 ,王宸 ，芮云峰 ，等椎间盘退变的生物学治疗 ：从 基本研究 到临床应用 .中华I 临床医师杂志 , ,17 (17)：51815184 . Iue N ，A ejandro A，O rias Biom ehanics of iteetebaldsk deeneratn J LmarIntervertbral Dis eeration, , 42（4)： 4874.6 o ard S，M su ,no ue N Inevrteb aldisc deg n ati ：boo gica nd bim echaeafaosJ .J rthSci，,11() ： 5 1552.7irz er Y， arc o n go M , B h atia S