椎间盘退变的基础与进展

椎间盘退变的基础研究与进展

刘维钢兵团医院骨科中心椎间盘的生理、生化、生物力学特征

椎间盘是连接于各椎体的纤维软骨盘，由髓核、纤维环、上、下软骨终板构成。椎间盘的主要成分是水、胶原和蛋白多糖，水分约占８０％。胶原是体内最丰富的蛋白质，正常情况下纤维环中含有６０％Ⅱ型胶原和４０％Ⅰ型胶原。Ⅰ型胶原抗张力强，主要分布在纤维环外层；Ⅱ型胶原对抗压缩力，主要分布在髓核内。椎间盘的生理、生化、生物力学特征蛋白多糖是椎间盘中主要的大分子结构：包括硫酸软骨素、硫酸角质素和透明软骨素三种糖胺多糖分子，它们的主要作用是保持正常椎间盘水分、电离子浓度及渗透压，维持正常代谢和均匀分布椎间盘应力。椎间盘的大部分结构无直接血供，盘内细胞只能从周围血管经椎间盘基质靠必需的溶质弥散获取营养。椎体终板周围渗透压较低，并随着年龄的增长而下降。软骨板：1、透明软骨构成，平均厚度1毫米，多微

孔，是髓核水分及代谢产物通路。2、无神经，无血管组织，无疼痛，不能修

复。纤维环：1、由在上、下软骨板的周围由呈同心层排列

的纤维组织组成。2、纤维环各层呈斜行和环形交错重叠，前侧

及两侧较厚，后侧较薄。髓核：

为弹性胶状物质，由粘多糖蛋白复合体、硫酸软骨素和大量水分构成。水分出生时占90%，18岁80%，70岁70%，随年龄增大，髓核纤维化程度增加，弹性及张力减退。椎间盘血供：胎儿时来自椎体及相邻组织，12岁后血管闭锁，不参与营养供应，使椎间盘成为无血运组织。营养供应主要依靠软骨终板本身的半渗透膜作用，进行营养代谢。椎间盘退变病因椎间盘退变(IVDD)在临床上往往表现为颈椎病、椎管狭窄、脊柱节段不稳、腰腿痛、椎间盘突出等病症，据认为是颈、腰椎病发生发展的根本原因。椎间盘退变主要表现为椎间盘基质蛋白聚糖和水分含量减少及胶原蛋白成分改变，并继发一系列病理性改变，是导致颈椎病、腰腿疼痛的主要原因，并严重影响患者的生活质量。椎间节盘是魔人体滋组织增最早演发生肿退行绝性改便变的阵部位返。许仓多学依者已欲就IV活DD的病码因进圣行探见讨，拼但其桥确切肚的病作因目减前仍在不明催确。20世纪60年代杠起，跳国内籍外学谦者致久力于冒椎间晌盘退脉变病精因的鸡研究逃，许多鸦学者帐认为烈椎间栏盘退代变是萄多种卫因素动共同砌作用税的结销果。影响IV沙DD主要贝因素1、营养争代谢2、生物宫力学3、细胞妻凋亡4、细胞工因子5、降解狸酶6、斧其它椎间奇盘营推养供纲应减秘少椎间齿盘细询胞营叨养成焦分的补减少嘱是椎端间盘幕退变射的一个服基本遗因素抱。椎间瓶盘营欧养供秒应主赔要有醋二：一是盛终板济途径造。二是删纤维坛环(A尘F)途径轰。在缺漆氧环壶境中劳硫酸巴软骨恨素（CS）合武成明摊显减舞少，导致陕蛋白括聚糖央聚合摧体解泡聚、衫含量铺减少骨、成此分构兆成发生变理化，预是导撕致椎考间盘赠退变讯的重保要机矮制之尾一。椎间贼盘营哗养供梁应减奴少随着伯年龄居的增略长，槐软骨租终板姜逐渐史变薄帜，软骨终端板的形血管傍数目松逐渐擦减少哨，血舅流减汉慢淤积，PG含量哈减少蜡，终以板逐弦渐钙慈化。按软骨稠终板为科椎间劝盘的浙营养摔通路椅，其到钙化纯将影感响椎间盘把的生莫理过乌程。森软骨委终板饰逐渐径钙化浓将阻碍营腾养物拼质的芦供应握，并航阻碍坝椎间柱盘代懂谢废物的抖排除暗。椎间若盘营准养供雅应减赢少通道药的阻淡塞可械能是裙细胞吧营养扫不足超、基爷质合羊成下齐降导随致髓那核退快变的斩缘故候。随香着椎原间盘腹营养功的降足低、题乳酸族堆积幸、p葛H值降精低、办细胞辱代谢监功能发障碍做，加怖速了喜细胞输的死照亡，嚼最终眨导致写椎间敲盘退税变。娃因此块，软骨测终板除钙化引起钻的椎文间盘延营养察供应浙减少降可能树是启动世椎间盘怕退变龄的关谷键因绿素。生物狡力学糖机制生物随力学洪因素朗在IV叔DD中作宝用突刺出。京首先岩异常的轿应力伶可直蝴接损唉伤IV腊D结构稻，Ku效ga等进行脊族柱功食能单锋位疲丧劳应岂力试妇验发稼现纤钻维环易于众发生总破裂至，然命而更相重要灾的是页力学围因素可通票过影睬响IV桨D组织膜的生耽物学幼特性队，导干致IV环D生物兔力学呆性能桶改变屿及其沫细胞置代谢鸣紊乱屿。并且焦在持先续压爆应力咳作用异下，碑髓核乒发生份蠕变、应薪力下在降。生物谱力学题机制椎间洗盘的泳主要顷生物税力学笼功能币是维爪持椎宣间隙墙高度毙，对罢抗压成缩力巧并使驰相邻殿两椎拍体的桂相对扇活动嫌限制音在很看小的厕无痛厨范围翅。异繁常的弦机械谅负荷出是椎罚间盘抗退变索的病均因之浴一，淋尤其谅是与税工作饮相关巨的力转学因洞素及系外伤茧一直切被视咏为椎标间盘祖退变翼的主樱要致句病因答素。生物遮力学嗓机制陈立费等研究粱表明畜，异劈燕常生归物力扔学环舍境下续，则可考直接岸导致鸟终板PG聚合钩体解抚聚、竹含射量减少浸、成自分构缘瑞成发轨生变纽奉化，误是导萌致椎锦间盘退眼变的凳重要柳机制学之一螺；粪研分究还际发现贱，在异腾常应订力下掌，终恋板的蛾血管准分布章明显派减少，使棵得细胸胞外娘环境象氧合拉及葡饮萄糖崖等营芬养物质减州少，苗这可怪能是固异常含应力誉导致等终板遭加速退变暑的重徐要机需制勉。细胞蚊凋亡椎间忙盘活跨性细昼胞减编少及娃随之躬而来校的细呢胞外反基质榨合成怠减少并和成鹿分改糖变，浓是导情致IV恳DD的病父理基愈础，泊而椎适间盘底细胞分过度递凋亡悬是导积致椎奇间盘急细胞燥减榆少的贯直接雾原因玻。Ha等研呢究发吼现，讯椎间惜盘脱盘出患旬者椎蜓间盘恢细胞阵凋亡柳率达74沫.3罗%，椎声间盘或突出乞者为42桃.8个%，而话正常盈对照近组仅扶为28耍%。St收an府ic等研载究证被实，东退变景椎间阁盘标殿本(包括购髓核亦与终崭板细搜胞)中椎超间盘亮细胞络凋亡纲率高胁达53侧%-阿73塑%禾；细胞另凋亡随着概椎间苗盘退闲变的送进展捷，尤璃其是闻细胞含数量的减永少，端有不锤同程璃度的录细胞戏凋亡猴发生私。凋亡等捎因素播可引减起终植板及开其软锣骨下砌骨髓唤血管的分仇布减玩少、泰管天腔变槽细，疾导致蛇椎间狗盘内奋营养减缝少及相代谢偶产物所瘀积馒，使掠椎间怠盘内耕的pH值乔、氧苹分压冻、渗果透压卧等因棒子异印常变形化简。细胞打凋亡目前钱认为扶椎间绵盘细霜胞凋店亡最匠重要馅的始江动因素为哪椎间可盘过嗓度载贯荷。燥金明齐煦等龙首次消发现切除抹的退挣变椎俊间盘术中有Fa崭s/良AP渴O-童1蛋白久较高表牛达。露随后Pa斥rk等研姻究提锋示椎店间盘戏细胞可通闲过Fa弃s/暮Fa刘sL途径戚发生歪凋亡蜡。目雾前发乏现白介庙素－1β转化伐酶（IC亩E）是痛细胞虏凋亡启的核心酶困。细胞炒因子研究筒发现场，细届胞因熊子是么通过译影响植椎间伐盘内胶原您和PG含量星而参感与椎跌间盘号退变慈过程侦。与椎间喝盘退业变最绿相关歇的细六胞因刃子有陶白介汽素(峰IL疾)旨-起1、I引L-适6、I舍L-搅18、肿瘤窑坏死议因子(菌TN职F级)述-α、物转化柿生长凭因子(舍TG棚F涛)-裤β、砖骨形起态发璃生蛋停白(踏BM否P)、师一氧横化氮(折NO着)等。细胞缓因子1.抛I宪L-麻1作为宿炎症头介质慌，具尺有细效胞破庙坏能僚力。I叼L-尚1可通骑过促慕进PG的降往解而舅参与唇椎间丽盘退变挠过程观。I隔L-补1可通欺过改怀变MM孙P的生熔物活性霉及抑床制基书质中PG的合顾成而捎作用尾于椎微间盘退狡变过秃程。2.利I棚L-若6也是狮重要集的炎贴症介遣质，议可刺撑激炎尝症细胞的楚聚集氏、激萝活和浴其他计炎症著介质堆的释枪放，促进味椎间歉盘退似变的叉炎症唇过程钓。细胞衬因子3.熟NO是一喇种气倡体生艰物信峡使分尿子，希可快死速透光过生早物膜裕扩散磁，在僻心脑积血管咐调节用，神唐经、歉免疫攻调节尘等方暑面发娃挥着衬十分靠重要嫁的生芒物学鄙作用忌。目舟前有狡许多择研究暖证实裕，NO作为距一种涌新型乘介质莲在椎督间盘弓退变惯过程谣中起良着重秩要作耗用。NO参与混椎间蹲盘退筛变过共程主堤要体叮现在烛两个奋方面陵，即扣影响绣椎间刃盘炎财症狼进程秤和影晚响椎中间盘格细胞猪外基世质的细正常赏代谢破。NO可在炕原位把诱导馅椎间吗盘细截胞调旋亡酬，促牺使椎荐间盘冰内细距胞数挪进一化步减尘少，浴造成绩椎间悟盘基柳质成讽分减妈少从览而加遭速其丢退变屿过程矮。降解类酶间盘坑是体遣内最务大的忆无血湾运组窑织，梅低氧遥时细胞无塞氧代抽谢增丧加，夸乳酸肯清除娘减少火，乳叙酸储积，乎细胞职外环里境pH减低量，体恭内试擦验证疏实退变播间盘傲内的pH介于5.汽7-届6.约3。这令不仅损害朴细胞床的新橡陈代晴谢，死影冰响细膜胞的凳生物坦合成功著能，朗还为基质自蛋白妈酶发挥弯细胞大外蛋恒白水解忠酶作宝用，炊使椎麻间盘劣基质钞分解鸡加速坝，导致椎抽间盘含退变丹。降解物酶基质慕酶是遣椎间舅盘退逮变的艰中间版环节肉，其误中最重要寸的基捡质降签解酶滥是中宿性蛋季白酶粗，可劫分为两大跌类，壶基质蝴金属发蛋白饺酶（Ma疲tr高ix站me氏ta查ll是opr糕ot太ei认na晨se疤s，MM狠Ps）和捎丝氨助酸蛋痰白酶（se堂ri赤ne拳pr跟ot碑ei饥na斜se嘱s，SP）：那基质设金属响蛋白酶松是分本解细斤胞外罢基质阿的关叔键酶袄类，餐几乎能降前解细飘胞外懒基质绩的所五有成爱分，归是一肉类结构中天含有Zn2询+、Ca2敲+的蛋灯白水蓄解酶瓶。降解黎酶最近伟研究就表明池在椎赠间盘茄组织漫的破醋坏过戒程中，除厘基质坊金属任蛋白牛酶(M辅MP句s)外，组织泛蛋白酶(C状at按he摸ps桌in羡s)也是剖能够赠降解霸胶原级和粘占蛋白的聚蛋白看水解醋酶。雪研究陈表明Ca怪th塔ep惯si眯ns在骨圾性关贫节炎抖和类底风湿牛关节邻炎的题关节鄙软骨的破防坏过怒程中租起作眠用，芬然而究，关贪于在浇椎间盘退总变中叮的作恋用的喜研究腿还较狱少。其他医因素除上隐述因举素外朝，IV中DD还与笔其他添众多煤因素乘，缎如相穷关遗皂传基柿因的佛多态妄性和脉突变居性、丈髓颗核组打织的赌自身堪免疫归原性从、个痛体年俭龄、辛职业串、怎是否慎吸烟组等相编关。森目前强研究昌较多予的是皱遗传燃因素穿，尤蛇其是君遗传姑基因帆的确著定方拜面。Vi侨de喝ma刃n等对75对男肌性单位卵双蹈胎的5年随访研胃究发划现，乘职业壮提举欢和业迟余运觉动对瞧椎间赚盘退约变影举响甚比微，飘而遗捆传因蹲素占概据发姻病原因中祖的主蚀导地屈位。总培结综上蜘所述蚊将椎待间盘陵退变握的原税因归柳结为:(1厦)椎间嚷盘软生骨终铸板的醋退变骄以及膀髓核县纤维蛇化和水武化程役度的辰下降,导致庄椎间太盘细撤胞营忘养和存活务力的务下降;(2搜)基质拖成分泽的降栽解和皂修饰,致使群椎间追盘形隔态和承流受负陈荷能房诚力下阅降;(3搬)机械轧负荷也对椎耕间盘桨基质片的影歌响。总泳结虽然亩椎间跨盘退货变性袜疾病余的精秀确的住病理针生理畏过程鞋仍不宽明确柱，但挣最终姨共同显的表垦现都多是椎栽间盘鞭细胞称数量肠的减疯少和想功能诸的降浆低，及导致膊聚合致蛋白垫聚糖星和主带胶原骑的进梁行性雪减少铲。椎间崖盘退溜变治葱疗退变篮椎间洽盘的灯基因圆治疗基因狠治疗暑是通拖过转旺基因袄的方仇法，快维持跑正常差椎间旱盘细鸣胞群妹种的愁表型异和数兽量，旬增强望细胞铜合成蜂髓核甩内蛋驱白多效聚糖击和Ⅱ型胶猛原的艇能力筒，轧从而绘延缓河和逆甜转椎覆间盘壤退变翻。要走实现揉此目轧标，糠一是剑转导铸能够弃增强肿髓核好细胞侵生物张学活荣性的部外源晓性基公因来浇促进燥合成尖代谢释功能突；你二是欢转导捉能够吹抑制天细胞裙外基动质降固解的敲基因拜来阻斥止分顷解代笑谢的蓄过程鸽。椎间银盘退挖变细乌胞治瘦疗广义雹的细吵胞治林疗包论括体倦外培袍养椎吊间盘花细胞移植妥，结骆合组辅织工洪程的渔椎间烦盘细膊胞移蛮植。非椎蔽间盘范细胞谜移植只，结蜡合基猜因工块程的遥细胞移植绵。目前运研究已的热副点主捆要是秋间质翼干细榨胞移匹植、自体纱软骨岁细胞蜂移植悟及髓瓜核细扔胞移雪植。1、间质拴干细财胞移霉植Sa满ka息i等在杯兔椎氧间盘区退变方模型野中注蔽入由佣胶原吵基质戚包裹除的间话质干士细胞脖。4周后纳，这惭些间烟质干犹细胞筑仍存厘活，皇相应兽的椎且间盘别内蛋旬白多颗糖含卧量增姨加。立随后汗的研仓究发敏现，垫自体沸间质棋干细搞胞植风入退自变椎都间盘留后能对够诱源导其惕向髓活核材细胞沸分化鬼并增摄加蛋缎白多悠糖和Ⅱ型胶买原的夺含量检，同交时能津够部崇分改巴善椎盲间盘叉高度太和椎突间盘堤的水念合作禽用。丛由此退，可馆以推特断间嚼质干蛛细胞暖植入拢后能凳够分牙化成汽髓核件细胞幅或者外促进原有辰髓核袭细胞愈的再肢生。2、自体闯软骨增细胞强移植20喷02年的峰一项屋前瞻含、随览机、连对照期性研堡究表债明，站相对孟于单摔纯的载椎间疮盘摘寨除术恼，椎钥间盘滩摘除融后再驰植入擦自体俗椎间把盘软左骨细塞胞更扩为安影全、向有效符。Me兰is头el等认霉为通誉过自笋体椎李间缸盘软编骨细喝胞移竟植能兄够使抱椎间墨盘获细得生栏物代厌谢和骗机械腐力学骗功能雷