腰椎间盘突出症病因机制的研究进展.doc

?腰椎间盘突出症（Lumbar disc herniation，LDH）又称腰椎纤维环破裂症或腰椎髓核脱出症。它是腰椎间盘发生退行性病变以后，在外力的作用下，纤维环破裂、髓核突出刺激或压迫神经根、血管或脊髓等组织所引起的腰痛，并且伴有坐骨神经放射性疼痛等症状为特征的一种疾病。主要症状为：腰痛及坐骨神经痛、间歇性跛行、马尾综合征、肌瘫痪等。近代研究表明，LDH发病主要与以下几方面因素有关。 　　1? 退行性病变 ??? 腰椎是人体负重、活动的枢纽，呈生理性前凸，椎间盘后薄前厚，随年龄增长，纤维环及髓核的含水量逐渐降低，蛋白粘多糖的量也逐年下降，胶原纤维逐渐溶解，髓核也会失去弹力及膨胀性能，这样就造成在受外力时，腰椎间盘易发生萎缩、弹性减弱等退行性病变，髓核也可能从纤维环薄弱处外突。近年研究发现，椎间盘退行性变主要受以下因素影响。 　　1.1?? 蛋白聚糖 　　1.1.1? 蛋白聚糖的结构功能椎间盘内的Aggrecan主要分布在髓核，可以使椎间盘总离子数大于血浆而形成盘内高渗透压，控制带电溶质在组织内的分布和转运，保证椎间盘的营养供应。Aggrecan还可通过核心蛋白的作用与I型和Ⅱ型胶原纤维的结合，改变胶原纤维的表面性质，使胶原纤维形成延迟或形成较细的纤维，从而防止椎间盘等结缔组织的钙化，是椎间盘保持粘弹性、抵抗外来压力、吸收震荡的生物力学特征的生理基础。 　　1.1.2? Aggrecan与椎间盘退变的关系椎间盘退变始于椎间盘基质的退化，Aggrecan损耗则是基质退化最早的表现，会导致以髓核为主的椎间盘基质含水量减少、粘弹性下降，导致Ⅱ型胶原的合成减少，增加弹性较差的I型胶原的合成，分泌蛋白酶增多；随着胶原等蛋白质成分的改变，基质网状结构遭到破坏，髓核弹性进一步丧失，引发纤维环的劳损，整个椎间盘组织的退变就此形成。总之，Aggrecan的含量和成分变化是诱发椎间盘退变、导致椎间盘与椎体生物力学功能紊乱和丧失的一个重要原因［1］。 　　1.2? 细胞凋亡作用大量研究表明［2］，退变腰椎间盘组织中存在大量凋亡的软骨细胞，当软骨细胞死亡增加，其合成细胞外基质的能力下降，不能有效地维持椎间盘基质的渗透压，从而导致椎间盘脱水及退变。Fas蛋白是由椎间盘细胞膜所表达，其功能增强可导致组织细胞破坏的加剧。研究发现，在退变腰椎间盘组织中，Fas，Fasl表达增强，椎间盘细胞可通过自分泌或旁分泌Fasl的方式激活表达Fas的椎间盘细胞，造成细胞调亡作用增加［3］。在退变椎间盘组织中，某些细胞因子如IL1，IL6，TNF，PGE2等可能上调Fas的表达水平，产生超常的凋亡作用，导致椎间盘组织中细胞数量减少，进而引起椎间盘基质成分的改变，最终表现为椎间盘生理功能的受损和破坏，即椎间盘组织退行性变。 　　1.3??营养作用退变的发生同营养供应的改变密切相关［4～6］，椎间盘的营养主要依靠软骨终板通路和纤维环外周通路供应，当椎间盘周围血供减少时，导致降解的基质大分子聚集和椎间内水含量降低，细胞代谢功能障碍或者死亡，椎间盘内压力明显增高且引起软骨终板破裂，椎间盘物质通过裂口进入椎体，妨碍了椎间盘营养的供应，更加快了椎间盘退变和突出的发展。可以认为，腰椎间盘的退行改变是LDH发生的一个重要基础。 　　2? 生物力学 　　2.1? 生物力学特性由于腰椎间盘在支撑体重、缓冲外力中起很重要的作用，生物力学因素对椎体生长板有着重要的影响［7］。Thompson RE等［8，9］发现，椎间盘受压时表现为向四周膨出，在脊柱前屈、后伸或侧弯时，都会承受一定的张应力，且纤维环不同方向上强度不同。由于腰椎经常会处于不同程度的前屈、侧屈及扭转，因此会增加椎间盘的应变量，如在人椎间盘中，以L45、L5S1负重最大、活动最多，而它们相对水平面的角度较大，是躯干活动剪切应力的中心。而随着年龄的增长椎间盘即出现退行性变，纤维环和髓核退行性变不平衡，纤维环的软骨纤维变性较为明显，其韧性也随之减低［10］。 　　2.2? 生物力学与椎间盘退变的关系正常力学环境对软骨终板PG（蛋白多糖）代谢影响较小，各组分含量保持相对稳定，而异常生物力学环境则可直接导致终板PG含量的不断减少和成分比例的改变，进而导致椎间盘的损伤。力学负荷主要在以下几方面对椎间盘存在影响［11］：①椎间盘基质环境的变化：异常生物力学通过影响水分含量、离子组成、渗透压等大大地改变椎间盘细胞的代谢。②静水压：静水压会因椎间盘细胞代谢异常而发生改变。③基质金属蛋白酶：异常的机械负荷能促进MMPs的合成，抑制TIMPs，造成MMPs/TIMPs失衡。同样表明适当的应力刺激能促进基质的合成，应力丧失或异常增高则出现椎间盘细胞合成基质成分减少，分解加速，椎间盘发生退变。④细胞凋亡：体内动物实验研究表明，异常应力作用下可引起椎