椎间盘脱出和坐骨神经痛基础的科学平台

1、椎间盘脱出和坐骨神经痛：基础科学平台Kjell Olmarker, Bjorn Rydevik60多年来，人们业已发现腰骶神经根与椎间盘脱出和坐骨神经痛有着密切的关系（19），然而，其病理生理原理尚未完全明了。在过去十年当中，人们对该课题的兴趣日益增大。最近, 人们的研究目的旨在从分子和亚分子水平给基础病理生理学活动下定义, 因为这与坐骨神经痛的病理生理学有关。本章将讨论当前对这些机理的认识。坐骨神经痛的症状可分为两大类：疼痛和神经机能失调（26）。坐骨神经痛系典型的放射性疼痛，通常扩展至膝下，这可能与个别神经根有关。神经功能障碍可能存在于运动原和感觉道，从而导致运动无力和感觉障碍。也许有人假

2、设疼痛与神经功能障碍是由不同的病理生理活动造成的。但因为他们通常与坐骨神经痛同时发生，表明此种失调的病理生理学非常复杂。神经根受累的病理生理学神经根损伤在“组织水平”上两个特殊机理可解释为：(a) 神经根的机械性变形；(b) 椎间盘组织的生物和生化活动对神经根的影响。机械性变形理论是关于盘组织脱出导致神经根损伤最陈旧的观念。这一理论在一定程度上可追溯到20世纪初期，那时，对腰骶接合处损伤并发腿部疼痛进行了一些临床观察，主要是Mixter 和Barr两人做的观察（3，11，26，37）。盘组织的生物活动可能会损伤神经根这一理论仅仅在最近才得到实验的证明。在此将对这些生物机理进行讨论。在X光检查和

3、外科手术中没有椎间盘脱出的情况下，坐骨神经痛其特有的疼痛分布及神经功能紊乱的临床表现已经表明，这种机械性成分并非造成坐骨神经痛的唯一因素。因此，有人业已提出椎间盘组织本身可能具有有害的特性，这也许具有病理生理学意义（35）。然而，仅仅在最近的一项实验中才得到证实，在没有机械性变形下，硬膜外局部运用自体细胞核pulposus于猪体中，可导致邻近神经根结构和功能发生重大改变（24）。这一发现已开创了研究的新领域。迄今所收集的资料综述如下。中心细胞（技能）核Pulposus的生物影响将从兔腰椎获得的自体细胞置于兔模型胫骨神经之上之后，神经功能及结构均未观察到任何变化。然而，在显微解剖和血管渗透性方面

4、外围神经和神经根之间的某些差别使从外围神经实验到脊柱状况的推断变的困难。McCarron 和他的同事们在够硬膜外空间运用狗尾巴间盘自体细胞核pulposus。他们观察到硬膜外炎性反应，这种炎性反应并不是在注射盐水时发生的。然而，本研究对神经组织不进行评估。Olmarker 和他的同事们最近提出的一项研究显示：自体细胞核可能会使神经传导速度减慢，导致猪尾equina模型光显微镜下结构发生改变（图3.1, 3.2, 和3.3）(24)。然而，这些轴突的变化有一种焦点式分布，而且所损伤的轴突的数量太少，以致于不可能成为明显的所观察到的神经生理功能失调的原因。对暴露于细胞核pulposus下的神经根区

5、域（这一区域在光显微镜下似乎是正常的）的随访研究表明：Schwann 细胞明显损伤，并伴有Schmidt-Lanterman 切迹的空泡和解体。Schmidt-Lanterman 切迹对轴突和周围组织之间的离子的正常交换是非常重要的。因此对该结构的损伤会有可能妨碍轴突的正常的冲动传导。然而，分布变化太有限以至于不能充分地对所观察的神经生理功能失调做出解释。例如，最近一项研究显示，细胞核pulposus冷冻阻止了神经传导速度的下降，这也表明了尽管在正常的神经传导下组织学上这些特点的变化（29）。然而，在利用狗模型的一次实验中核pulposus的势能得到进一步强调，在这个实验中发现，图3.1对环形

6、纤维的外科手术切口，核pulposus渗漏最少，足以引起结构和邻近神经根的明显变化（13）。由于对于这种功能性的变化不存在结构上的关联，最近的一项研究已经评估了核pulposus对神经根营养的潜在影响。从而可以看出，在2个小时之内硬膜外（敷贴）应用自体核pulposus可导致神经内血肿（6），这种血肿在3个小时之内就可引起神经内血流减少（6，7，31）。3个小时之后现神经根的组织学改变，在（敷贴）应用后3到24小时之间继而开始出现神经传导速度减慢（5，24）。图3.3：神经传导速度（m/s）因此由初步实验可得出结论：在局部敷贴应用后，核pulposus 明显能损伤神经根。但是，由核pulpos

7、us损伤神经根的机理尚未完全明了。这些研究中有迹象表明至少在硬膜外存在炎性反应。这就使我们开始一项研究，即在核pulposus敷贴应用后不同时间静脉给药一种有效的抗炎剂甲基强的松龙。结果清楚显示：如果在敷贴应用24小时之内即给药甲基强的松龙的话，由核pulposus引发的神经传导速度减慢将被消除。如果48小时内给药甲基强的松龙的话，影响不会被消除，但影响明显低于不用药的情况下。这一观察表明：副作用并非立刻发生的，而是会在敷贴应用后起初24小时期间发展起来的。然而，如果在24小时之内给药甲基强的松龙的话，神经根仍然会有一些区域显示正常的冲动传导特性，它们在光显微镜下存在轴突改变，这种改变与以前研

8、究当中的变化幅度是一样的（24）。由此进一步证实了这样一种观点：即导致神经功能失调的结构神经损伤在光显微镜水平下也许不存在，但是，必须在亚细胞水平下去寻找。 尽管甲基强的松龙可能会介入由核pulposus引起的神经根损伤的病理生理活动，但这是否是由甲基强的松龙抗炎性特性或一些其它的特性所引起还不清楚。为了确定自体核pulposus的存在是否能够促使周围组织的白细胞排列顺序的反应，进行了一项研究来评估核pulposus的潜在的炎性遗传因子特性（27）。自体核pulposus和自体腹膜后的脂肪被置于不同的小的钛制容器（腔）中，并与仿制容器（腔）一起在皮下安放于猪体。七天后，对白细胞数进行评估，在脂

9、肪和仿制腔之间白细胞数是一样的。然而，含有核pulposus的腔室（容器？）有若干白细胞超过了其它两种250%。同样，当局部注射时与大仓鼠颊囊的微脉管系统相联系时，核pulposus可导致对高分子渗透性增加。如果动物同时用消炎痛治疗的话，不存在这种情况。在另外一项实验中，自体核pulposus和肌肉被皮下置于兔内的Gore-Tex管中。两周以后对核pulposus持续4周的观察时间，在管内存有巨噬细胞、T辅助细胞和T抑制细胞堆积。最近研究已经证实，用消炎痛对受间盘切口的狗的治疗降低了对神经传导速度的影响（1）。这进一步支持了这样一种观点：即当在椎间盘空间之外时自体核pulposus可能会引起炎性反应。核pulposus的成分 核pulposus主要由蛋白聚糖、胶原质和细胞组成（4，10）。因此所观察到的由核pulposus在局部敷贴应用引起的影响也许应与一种或更多的这些成分有关。蛋白聚糖这种成分最引人注目，人们认为它对神经组织有直接的刺激作用（16，17，22。人们以前就已认为胶原质和细胞在病理生理上具有重要性。然而，对核pulposus细胞的最新研究表明：这些细胞不仅能够产生诸如白明胶酶或胶原酶等金属蛋白酶，而且产生前列腺素E2 和白细胞间素6（interleukin-6），并且在培养中是自动完成的（12）。使用以前所描述的