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椎间盘退变修复相关治疗方法的研究现状

【摘要】椎间盘退变（IVDD）的传统治疗方法以对症治疗为主，并不能恢复椎

间盘的生理结构与功能。因此，越来越多学者开始关注再生医学及其衍生治疗方

法在IVDD中的应用。从组织学角度，早期IVDD表现为细胞外基质（ECM）合成

与分解代谢失衡，细胞数量变化不大、组织结构较为完整，使用外源性分子或基

因治疗进行干预，可实现ECM再生；随着IVDD的进展，细胞数量逐渐减少，此

时补充健康细胞并促进ECM合成是治疗的关键；疾病进展到后期，表现为细胞数

量明显减少，组织结构紊乱，可使用具有一定机械强度、可负载细胞的生物材料

补充ECM与健康细胞，进而实现IVDD的修复。分子、细胞、基因治疗，联合新

型生物材料的应用，通过相互弥补短板、协同放大治疗效果的方式治疗IVDD，

是未来IVDD修复的发展方向。

【关键词】椎间盘；再生；椎间盘退变；分子治疗；基因治疗；脊

柱退行性疾病；生物材料治疗

随着全球老龄化加剧，椎间盘退变（intervertebraldiscdegeneration，

IVDD）及其诱发的一系列脊柱退行性疾病发病率升高，给患者带来沉重负担，

也给临床医师带来极大挑战。尽管IVDD的具体机制尚未明确，但主流观点认为，

随着椎间盘中髓核细胞与细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）逐渐减少，

髓核组织承受物理负荷的能力随之下降，转而将这部分机械负荷作用于纤维环组

织，在多种因素的共同作用下加剧IVDD进展［1］。IVDD常伴随椎间盘内炎性

因子浸润及新生血管长入，使患者发生椎间盘源性腰背痛［2］。

针对IVDD的传统治疗方式包括保守治疗（非甾体抗炎药物或物理治疗）与

手术治疗（射频消融、微创或开放手术治疗），以对症治疗为主，并不能恢复椎

间盘的生理结构与功能。因此，越来越多学者开始关注再生医学及其衍生治疗方

法在IVDD中的应用。本文从椎间盘的生理、病理学特点出发，基于必威体育精装版临床试

验与临床前实验结果，对分子、基因、细胞、生物材料在IVDD修复中的应用做

一综述，旨在阐明脊柱退行性疾病的潜在治疗方式。

一、健康椎间盘的结构功能及椎间盘退变的特点

椎间盘位于相邻椎体之间，由髓核、纤维环、软骨终板构成，且富含ECM。

凝胶状的髓核位于椎间盘中心，富含蛋白多糖，使髓核内形成相对较高的渗透压，

从而维持椎间盘内水分含量。髓核在维持椎间盘高度、分散脊柱物理负荷、营养

物质与代谢产物的交换方面有重要作用；纵向交错排列且富含胶原蛋白的层状纤

维环在相邻椎体间包绕髓核，使纤维环以更为致密的形式嵌入相邻终板与椎体，

从而限制髓核向四周扩散。软骨终板与相邻椎体紧密连接，在结构上限制髓核进

入椎体内。此外，软骨终板通过渗透作用完成椎体内终末血管与椎间盘内营养物

质、代谢产物的交换［3］。

IVDD的发生可能与年龄、性别、代谢性疾病等多个因素相关［4］。IVDD

大体上表现为纤维环变形或破裂，髓核水分丢失或纤维化、软骨终板钙化、新生

血管及神经长入、椎体骨赘形成及椎间盘高度减少等；微观上表现为椎间盘内微

环境改变（低氧、低pH值、炎性因子的浸润）、细胞数量减少（坏死、凋亡、

焦亡）、ECM降解（合成与分解代谢失衡）。上述病理学改变最终导致IVDD，在

临床上表现为椎间盘源性腰背痛，或由椎间盘突出压迫神经引起的坐骨神经痛［5

-6］。

二、椎间盘退变修复及再生的治疗策略

严重程度不同的IVDD，治疗方案不同［3，7-8］。从组织学角度，早期I

VDD表现为ECM合成与分解代谢失衡，细胞数量变化不大、组织结构较为完整，

使用外源性分子或基因治疗干预代谢失衡，可实现ECM再生；随着IVDD的进展，

细胞数量逐渐减少，ECM进一步降解，此时补充健康细胞并促进ECM合成是治疗

的关键；疾病进展到后期，表现为细胞数量明显减少，组织结构紊乱，可使用具

有一定机械强度、可负载细胞的生物材料补充ECM与健康细胞，进而实现IVDD

的修复及再生。此外，生物材料还能作为分子治疗及基因治疗的载体，通过相互

弥补短板、协同放大治疗效果的方式作用于IVDD，这也是未来IVDD修复及再生

的研究方向。

（一）分子治疗

促进椎间盘内ECM的合成或抑制分解可能延缓甚至逆转IVDD，应用生长因

子促进ECM合成是较常用的分子治疗方式。有研究结果表明，转化生长因子-β

（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）、成