椎間盤退變的基礎(chǔ)與進(jìn)展

椎間盤退變的基礎(chǔ)研究與進(jìn)展

劉維鋼兵團(tuán)醫(yī)院骨科中心椎間盤的生理、生化、生物力學(xué)特征

椎間盤是連接于各椎體的纖維軟骨盤，由髓核、纖維環(huán)、上、下軟骨終板構(gòu)成。椎間盤的主要成分是水、膠原和蛋白多糖，水分約占８０％。膠原是體內(nèi)最豐富的蛋白質(zhì)，正常情況下纖維環(huán)中含有６０％Ⅱ型膠原和４０％Ⅰ型膠原。Ⅰ型膠原抗張力強(qiáng)，主要分布在纖維環(huán)外層；Ⅱ型膠原對(duì)抗壓縮力，主要分布在髓核內(nèi)。椎間盤的生理、生化、生物力學(xué)特征蛋白多糖是椎間盤中主要的大分子結(jié)構(gòu)：包括硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素和透明軟骨素三種糖胺多糖分子，它們的主要作用是保持正常椎間盤水分、電離子濃度及滲透壓，維持正常代謝和均勻分布椎間盤應(yīng)力。椎間盤的大部分結(jié)構(gòu)無(wú)直接血供，盤內(nèi)細(xì)胞只能從周圍血管經(jīng)椎間盤基質(zhì)靠必需的溶質(zhì)彌散獲取營(yíng)養(yǎng)。椎體終板周圍滲透壓較低，并隨著年齡的增長(zhǎng)而下降。軟骨板：1、透明軟骨構(gòu)成，平均厚度1毫米，多微

孔，是髓核水分及代謝產(chǎn)物通路。2、無(wú)神經(jīng)，無(wú)血管組織，無(wú)疼痛，不能修

復(fù)。纖維環(huán)：1、由在上、下軟骨板的周圍由呈同心層排列

的纖維組織組成。2、纖維環(huán)各層呈斜行和環(huán)形交錯(cuò)重疊，前側(cè)

及兩側(cè)較厚，后側(cè)較薄。髓核：

為彈性膠狀物質(zhì)，由粘多糖蛋白復(fù)合體、硫酸軟骨素和大量水分構(gòu)成。水分出生時(shí)占90%，18歲80%，70歲70%，隨年齡增大，髓核纖維化程度增加，彈性及張力減退。椎間盤血供：胎兒時(shí)來(lái)自椎體及相鄰組織，12歲后血管閉鎖，不參與營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，使椎間盤成為無(wú)血運(yùn)組織。營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)主要依靠軟骨終板本身的半滲透膜作用，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)代謝。椎間盤退變病因椎間盤退變(IVDD)在臨床上往往表現(xiàn)為頸椎病、椎管狹窄、脊柱節(jié)段不穩(wěn)、腰腿痛、椎間盤突出等病癥，據(jù)認(rèn)為是頸、腰椎病發(fā)生發(fā)展的根本原因。椎間盤退變主要表現(xiàn)為椎間盤基質(zhì)蛋白聚糖和水分含量減少及膠原蛋白成分改變，并繼發(fā)一系列病理性改變，是導(dǎo)致頸椎病、腰腿疼痛的主要原因，并嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。椎間節(jié)盤是魔人體滋組織增最早演發(fā)生腫退行絕性改便變的陣部位返。許倉(cāng)多學(xué)依者已欲就IV活DD的病碼因進(jìn)圣行探見討，拼但其橋確切肚的病作因目減前仍在不明催確。20世紀(jì)60年代杠起，跳國(guó)內(nèi)籍外學(xué)謙者致久力于冒椎間晌盤退脈變病精因的雞研究逃，許多鴉學(xué)者帳認(rèn)為烈椎間欄盤退代變是萄多種衛(wèi)因素動(dòng)共同砌作用稅的結(jié)銷果。影響IV沙DD主要貝因素1、營(yíng)養(yǎng)爭(zhēng)代謝2、生物宮力學(xué)3、細(xì)胞妻凋亡4、細(xì)胞工因子5、降解貍酶6、斧其它椎間奇盤營(yíng)推養(yǎng)供綱應(yīng)減秘少椎間齒盤細(xì)詢胞營(yíng)叨養(yǎng)成焦分的補(bǔ)減少囑是椎端間盤幕退變射的一個(gè)服基本遺因素抱。椎間瓶盤營(yíng)歐養(yǎng)供秒應(yīng)主賠要有醋二：一是盛終板濟(jì)途徑造。二是刪纖維壇環(huán)(A塵F)途徑轟。在缺漆氧環(huán)壺境中勞硫酸巴軟骨恨素（CS）合武成明攤顯減舞少，導(dǎo)致陜蛋白括聚糖央聚合摧體解泡聚、衫含量鋪減少骨、成此分構(gòu)兆成發(fā)生變理化，預(yù)是導(dǎo)撕致椎考間盤贈(zèng)退變訊的重保要機(jī)矮制之尾一。椎間賊盤營(yíng)嘩養(yǎng)供梁應(yīng)減奴少隨著伯年齡居的增略長(zhǎng)，槐軟骨租終板姜逐漸史變薄幟，軟骨終端板的形血管傍數(shù)目松逐漸擦減少哨，血舅流減漢慢淤積，PG含量哈減少蠟，終以板逐弦漸鈣慈化。按軟骨稠終板為科椎間勸盤的浙營(yíng)養(yǎng)摔通路椅，其到鈣化純將影感響椎間盤把的生莫理過烏程。森軟骨委終板飾逐漸徑鈣化濃將阻礙營(yíng)騰養(yǎng)物拼質(zhì)的蘆供應(yīng)握，并航阻礙壩椎間柱盤代懂謝廢物的抖排除暗。椎間若盤營(yíng)準(zhǔn)養(yǎng)供雅應(yīng)減贏少通道藥的阻淡塞可械能是裙細(xì)胞吧營(yíng)養(yǎng)掃不足超、基爺質(zhì)合羊成下齊降導(dǎo)隨致髓那核退快變的斬緣故候。隨香著椎原間盤腹?fàn)I養(yǎng)功的降足低、題乳酸族堆積幸、p葛H值降精低、辦細(xì)胞辱代謝監(jiān)功能發(fā)障礙做，加怖速了喜細(xì)胞輸?shù)乃勒胀?，嚼最終眨導(dǎo)致寫椎間敲盤退稅變。娃因此塊，軟骨測(cè)終板除鈣化引起鉆的椎文間盤延營(yíng)養(yǎng)察供應(yīng)浙減少降可能樹是啟動(dòng)世椎間盤怕退變齡的關(guān)谷鍵因綠素。生物狡力學(xué)糖機(jī)制生物隨力學(xué)洪因素朗在IV叔DD中作寶用突刺出。京首先巖異常的轎應(yīng)力伶可直蝴接損唉傷IV臘D結(jié)構(gòu)稻，Ku效ga等進(jìn)行脊族柱功食能單鋒位疲喪勞應(yīng)豈力試婦驗(yàn)發(fā)稼現(xiàn)纖鉆維環(huán)易于眾發(fā)生總破裂至，然命而更相重要災(zāi)的是頁(yè)力學(xué)圍因素可通票過影睬響IV槳D組織膜的生耽物學(xué)幼特性隊(duì)，導(dǎo)干致IV環(huán)D生物兔力學(xué)呆性能桶改變嶼及其沫細(xì)胞置代謝鳴紊亂嶼。并且焦在持先續(xù)壓爆應(yīng)力咳作用異下，碑髓核乒發(fā)生份蠕變、應(yīng)薪力下在降。生物譜力學(xué)題機(jī)制椎間洗盤的泳主要頃生物稅力學(xué)籠功能幣是維爪持椎宣間隙墻高度斃，對(duì)罷抗壓成縮力巧并使馳相鄰殿兩椎拍體的桂相對(duì)扇活動(dòng)嫌限制音在很看小的廁無(wú)痛廚范圍翅。異繁常的弦機(jī)械諒負(fù)荷出是椎罰間盤抗退變索的病均因之浴一，淋尤其諒是與稅工作飲相關(guān)巨的力轉(zhuǎn)學(xué)因洞素及系外傷繭一直切被視詠為椎標(biāo)間盤祖退變翼的主櫻要致句病因答素。生物遮力學(xué)嗓機(jī)制陳立費(fèi)等研究粱表明畜，異劈燕常生歸物力扔學(xué)環(huán)舍境下續(xù)，則可考直接岸導(dǎo)致鳥終板PG聚合鉤體解撫聚、竹含射量減少浸、成自分構(gòu)緣瑞成發(fā)軌生變紐奉化，誤是導(dǎo)萌致椎錦間盤退眼變的凳重要柳機(jī)制學(xué)之一螺；糞研分究還際發(fā)現(xiàn)賤，在異騰常應(yīng)訂力下掌，終戀板的蛾血管準(zhǔn)分布章明顯派減少，使棵得細(xì)胸胞外娘環(huán)境象氧合拉及葡飲萄糖崖等營(yíng)芬養(yǎng)物質(zhì)減州少，苗這可怪能是固異常含應(yīng)力譽(yù)導(dǎo)致等終板遭加速退變暑的重徐要機(jī)需制勉。細(xì)胞蚊凋亡椎間忙盤活跨性細(xì)晝胞減編少及娃隨之躬而來(lái)校的細(xì)呢胞外反基質(zhì)榨合成怠減少并和成鹿分改糖變，濃是導(dǎo)情致IV懇DD的病父理基愈礎(chǔ)，泊而椎適間盤底細(xì)胞分過度遞凋亡懸是導(dǎo)積致椎奇間盤急細(xì)胞燥減榆少的貫直接霧原因玻。Ha等研呢究發(fā)吼現(xiàn)，訊椎間惜盤脫盤出患旬者椎蜓間盤恢細(xì)胞陣凋亡柳率達(dá)74沫.3羅%，椎聲間盤或突出乞者為42桃.8個(gè)%，而話正常盈對(duì)照近組僅扶為28耍%。St收an府ic等研載究證被實(shí)，東退變景椎間閣盤標(biāo)殿本(包括購(gòu)髓核亦與終嶄板細(xì)搜胞)中椎超間盤亮細(xì)胞絡(luò)凋亡綱率高脅達(dá)53側(cè)%-阿73塑%禾；細(xì)胞另凋亡隨著概椎間苗盤退閑變的送進(jìn)展捷，尤璃其是聞細(xì)胞含數(shù)量的減永少，端有不錘同程璃度的錄細(xì)胞戲凋亡猴發(fā)生私。凋亡等捎因素播可引減起終植板及開其軟鑼骨下砌骨髓喚血管的分仇布減玩少、泰管天腔變槽細(xì)，疾導(dǎo)致蛇椎間狗盤內(nèi)奮營(yíng)養(yǎng)減縫少及相代謝偶產(chǎn)物所瘀積饅，使掠椎間怠盤內(nèi)耕的pH值喬、氧蘋分壓凍、滲果透壓臥等因棒子異印常變形化簡(jiǎn)。細(xì)胞打凋亡目前錢認(rèn)為扶椎間綿盤細(xì)霜胞凋店亡最匠重要餡的始江動(dòng)因素為哪椎間可盤過嗓度載貫荷。燥金明齊煦等龍首次消發(fā)現(xiàn)切除抹的退掙變椎俊間盤術(shù)中有Fa嶄s/良AP渴O-童1蛋白久較高表牛達(dá)。露隨后Pa斥rk等研姻究提鋒示椎店間盤戲細(xì)胞可通閑過Fa棄s/暮Fa劉sL途徑戚發(fā)生歪凋亡蠟。目霧前發(fā)乏現(xiàn)白介廟素－1β轉(zhuǎn)化伐酶（IC畝E）是痛細(xì)胞虜?shù)蛲鰡⒌暮诵拿咐?。?xì)胞炒因子研究筒發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，細(xì)屆胞因熊子是么通過譯影響植椎間伐盤內(nèi)膠原您和PG含量星而參感與椎跌間盤號(hào)退變慈過程偵。與椎間喝盤退業(yè)變最綠相關(guān)歇的細(xì)六胞因刃子有陶白介汽素(峰IL疾)旨-起1、I引L-適6、I舍L-攪18、腫瘤窯壞死議因子(菌TN職F級(jí))述-α、物轉(zhuǎn)化柿生長(zhǎng)憑因子(舍TG棚F濤)-褲β、磚骨形起態(tài)發(fā)璃生蛋停白(踏BM否P)、師一氧橫化氮(折NO著)等。細(xì)胞緩因子1.拋I憲L-麻1作為宿炎癥頭介質(zhì)慌，具尺有細(xì)效胞破廟壞能僚力。I叼L-尚1可通騎過促慕進(jìn)PG的降往解而舅參與唇椎間麗盤退變撓過程觀。I隔L-補(bǔ)1可通欺過改懷變MM孫P的生熔物活性霉及抑床制基書質(zhì)中PG的合顧成而捎作用尾于椎微間盤退狡變過禿程。2.利I棚L(fēng)-若6也是獅重要集的炎貼癥介遣質(zhì)，議可刺撐激炎嘗癥細(xì)胞的楚聚集氏、激蘿活和浴其他計(jì)炎癥著介質(zhì)堆的釋槍放，促進(jìn)味椎間歉盤退似變的叉炎癥唇過程釣。細(xì)胞襯因子3.熟NO是一喇種氣倡體生艱物信峽使分尿子，希可快死速透光過生早物膜裕擴(kuò)散磁，在僻心腦積血管咐調(diào)節(jié)用，神唐經(jīng)、歉免疫攻調(diào)節(jié)塵等方暑面發(fā)娃揮著襯十分靠重要嫁的生芒物學(xué)鄙作用忌。目舟前有狡許多擇研究暖證實(shí)裕，NO作為距一種涌新型乘介質(zhì)蓮在椎督間盤弓退變慣過程謠中起良著重秩要作耗用。NO參與混椎間蹲盤退篩變過共程主堤要體?，F(xiàn)在燭兩個(gè)奮方面陵，即扣影響繡椎間刃盤炎財(cái)癥狼進(jìn)程秤和影晚響椎中間盤格細(xì)胞豬外基世質(zhì)的細(xì)正常賞代謝破。NO可在炕原位把誘導(dǎo)餡椎間嗎盤細(xì)截胞調(diào)旋亡酬，促犧使椎薦間盤冰內(nèi)細(xì)距胞數(shù)挪進(jìn)一化步減塵少，浴造成績(jī)椎間悟盤基柳質(zhì)成諷分減媽少?gòu)挠[而加遭速其丟退變嶼過程矮。降解類酶間盤坑是體遣內(nèi)最務(wù)大的憶無(wú)血灣運(yùn)組窯織，梅低氧遙時(shí)細(xì)胞無(wú)塞氧代抽謝增喪加，夸乳酸肯清除娘減少火，乳敘酸儲(chǔ)積，乎細(xì)胞職外環(huán)里境pH減低量，體恭內(nèi)試擦驗(yàn)證疏實(shí)退變播間盤傲內(nèi)的pH介于5.汽7-屆6.約3。這令不僅損害樸細(xì)胞床的新橡陳代晴謝，死影冰響細(xì)膜胞的凳生物坦合成功著能，朗還為基質(zhì)自蛋白媽酶發(fā)揮彎細(xì)胞大外蛋恒白水解忠酶作寶用，炊使椎麻間盤劣基質(zhì)鈔分解雞加速壩，導(dǎo)致椎抽間盤含退變丹。降解物酶基質(zhì)慕酶是遣椎間舅盤退逮變的艱中間版環(huán)節(jié)肉，其誤中最重要寸的基撿質(zhì)降簽解酶濫是中宿性蛋季白酶粗，可劫分為兩大跌類，壺基質(zhì)蝴金屬發(fā)蛋白餃酶（Ma疲tr高ix站me氏ta查ll是opr糕ot太ei認(rèn)na晨se疤s，MM狠Ps）和捎絲氨助酸蛋痰白酶（se堂ri赤ne拳pr跟ot碑ei饑na斜se囑s，SP）：那基質(zhì)設(shè)金屬響蛋白酶松是分本解細(xì)斤胞外罷基質(zhì)阿的關(guān)叔鍵酶襖類，餐幾乎能降前解細(xì)飄胞外懶基質(zhì)績(jī)的所五有成愛分，歸是一肉類結(jié)構(gòu)中天含有Zn2詢+、Ca2敲+的蛋燈白水蓄解酶瓶。降解黎酶最近偉研究就表明池在椎贈(zèng)間盤茄組織漫的破醋壞過戒程中，除厘基質(zhì)坊金屬任蛋白牛酶(M輔MP句s)外，組織泛蛋白酶(C狀at按he摸ps桌in羨s)也是剖能夠贈(zèng)降解霸膠原級(jí)和粘占蛋白的聚蛋白看水解醋酶。雪研究陳表明Ca怪th塔ep慣si瞇ns在骨圾性關(guān)貧節(jié)炎抖和類底風(fēng)濕牛關(guān)節(jié)鄰炎的題關(guān)節(jié)鄙軟骨的破防壞過怒程中租起作眠用，芬然而究，關(guān)貪于在澆椎間盤退總變中叮的作戀用的喜研究腿還較獄少。其他醫(yī)因素除上隱述因舉素外朝，IV中DD還與筆其他添眾多煤因素乘，緞如相窮關(guān)遺皂傳基柿因的佛多態(tài)妄性和脈突變居性、丈髓顆核組打織的賭自身堪免疫歸原性從、個(gè)痛體年儉齡、辛職業(yè)串、怎是否慎吸煙組等相編關(guān)。森目前強(qiáng)研究昌較多予的是皺遺傳燃因素穿，尤蛇其是君遺傳姑基因帆的確著定方拜面。Vi僑de喝ma刃n等對(duì)75對(duì)男肌性單位卵雙蹈胎的5年隨訪研胃究發(fā)劃現(xiàn)，乘職業(yè)壯提舉歡和業(yè)遲余運(yùn)覺動(dòng)對(duì)瞧椎間賺盤退約變影舉響甚比微，飄而遺捆傳因蹲素占概據(jù)發(fā)姻病原因中祖的主蝕導(dǎo)地屈位?？偱嘟Y(jié)綜上蜘所述蚊將椎待間盤陵退變握的原稅因歸柳結(jié)為:(1廈)椎間嚷盤軟生骨終鑄板的醋退變驕以及膀髓核縣纖維蛇化和水武化程役度的辰下降,導(dǎo)致莊椎間太盤細(xì)撤胞營(yíng)忘養(yǎng)和存活務(wù)力的務(wù)下降;(2搜)基質(zhì)拖成分澤的降栽解和皂修飾,致使群椎間追盤形隔態(tài)和承流受負(fù)陳荷能房誠(chéng)力下閱降;(3搬)機(jī)械軋負(fù)荷也對(duì)椎耕間盤槳基質(zhì)片的影歌響?？傆窘Y(jié)雖然畝椎間跨盤退貨變性襪疾病余的精秀確的住病理針生理畏過程鞋仍不寬明確柱，但掙最終姨共同顯的表墾現(xiàn)都多是椎栽間盤鞭細(xì)胞稱數(shù)量腸的減瘋少和想功能諸的降漿低，及導(dǎo)致膊聚合致蛋白墊聚糖星和主帶膠原騎的進(jìn)梁行性雪減少鏟。椎間崖盤退溜變治蔥療退變籃椎間洽盤的燈基因圓治療基因狠治療暑是通拖過轉(zhuǎn)旺基因襖的方仇法，快維持跑正常差椎間旱盤細(xì)鳴胞群妹種的愁表型異和數(shù)獸量，旬增強(qiáng)望細(xì)胞銅合成蜂髓核甩內(nèi)蛋驅(qū)白多效聚糖擊和Ⅱ型膠猛原的艇能力筒，軋從而繪延緩河和逆甜轉(zhuǎn)椎覆間盤壤退變翻。要走實(shí)現(xiàn)揉此目軋標(biāo)，糠一是劍轉(zhuǎn)導(dǎo)鑄能夠棄增強(qiáng)腫髓核好細(xì)胞侵生物張學(xué)活榮性的部外源曉性基公因來(lái)澆促進(jìn)燥合成尖代謝釋功能突；你二是歡轉(zhuǎn)導(dǎo)捉能夠吹抑制天細(xì)胞裙外基動(dòng)質(zhì)降固解的敲基因拜來(lái)阻斥止分頃解代笑謝的蓄過程鴿。椎間銀盤退挖變細(xì)烏胞治瘦療廣義雹的細(xì)吵胞治林療包論括體倦外培袍養(yǎng)椎吊間盤花細(xì)胞移植妥，結(jié)駱合組輔織工洪程的漁椎間煩盤細(xì)膊胞移蠻植。非椎蔽間盤范細(xì)胞謎移植只，結(jié)蠟合基猜因工塊程的遙細(xì)胞移植綿。目前運(yùn)研究已的熱副點(diǎn)主捆要是秋間質(zhì)翼干細(xì)榨胞移匹植、自體紗軟骨歲細(xì)胞蜂移植悟及髓瓜核細(xì)扔胞移雪植。1、間質(zhì)拴干細(xì)財(cái)胞移霉植Sa滿ka息i等在杯兔椎氧間盤區(qū)退變方模型野中注蔽入由傭膠原吵基質(zhì)戚包裹除的間話質(zhì)干士細(xì)胞脖。4周后納，這慚些間煙質(zhì)干猶細(xì)胞筑仍存厘活，皇相應(yīng)獸的椎且間盤別內(nèi)蛋旬白多顆糖含臥量增姨加。立隨后汗的研倉(cāng)究發(fā)敏現(xiàn)，墊自體沸間質(zhì)棋干細(xì)搞胞植風(fēng)入退自變椎都間盤留后能對(duì)夠誘源導(dǎo)其惕向髓活核材細(xì)胞沸分化鬼并增攝加蛋緞白多悠糖和Ⅱ型膠買原的奪含量檢，同交時(shí)能津夠部崇分改巴善椎盲間盤叉高度太和椎突間盤堤的水念合作禽用。叢由此退，可館以推特?cái)嚅g嚼質(zhì)干蛛細(xì)胞暖植入攏后能凳夠分牙化成汽髓核件細(xì)胞幅或者外促進(jìn)原有辰髓核襲細(xì)胞愈的再肢生。2、自體闖軟骨增細(xì)胞強(qiáng)移植20噴02年的峰一項(xiàng)屋前瞻含、隨覽機(jī)、連對(duì)照期性研堡究表債明，站相對(duì)孟于單摔純的載椎間瘡盤摘寨除術(shù)惱，椎鑰間盤灘摘除融后再馳植入擦自體俗椎間把盤軟左骨細(xì)塞胞更擴(kuò)為安影全、向有效符。Me蘭is頭el等認(rèn)霉為通譽(yù)過自筍體椎李間缸盤軟編骨細(xì)喝胞移竟植能兄夠使抱椎間墨盤獲細(xì)得生欄物代厭謝和騙機(jī)械腐力學(xué)騙功能雷