1、椎間盤退行性變相關綜述引言： 椎間盤退變(intervertebral disc degeneration ，IDD ) 為多種因素綜合影響所致 ，患者 長期過 高或過低 壓力 負荷都可作為IDD病 因之一。有報道說明 ，軟骨終板 發生鈣化所引發椎間盤營養物質供應下降可能為IDD啟動的關鍵性因素。而椎間盤在老化或營養物質供應異常時，由椎間盤細胞所合成的局部細胞因子對細胞活性及細胞之間的信息交流產生一定影響，最終促使細胞凋亡。內環境發生變化之后能夠激活處于潛伏態的降解酶，促使椎間盤基質發生分解，形成 IDD。本文對IDD影響因素作一綜述如下。從分子水平而 言 ，正常椎間盤的軟骨 型細 胞所合成

2、II 型膠原 、蛋 白多糖和非膠原蛋 白等共 同形成髓核基質和脊柱軟骨終板。 I、II型膠原纖維通常經成纖維型細胞而合成 ，兩 者共 同構成 纖維環 。椎問盤中的大量蛋 白多糖經透明質酸鏈形成聚合物，多糖基質吸水性促使髓核有流體靜力學性質，促使其于纖維環中可承受一 定壓力負荷 。 同時多糖基質亦會不斷被酶 降解 ，形成舊基質降解 、新 基質合成和更新狀態 。假設基質狀態產生變化 ，那么椎 間盤較易 發生退 變 。 無論 從宏觀水平還是 微觀 水 平研 究 ，椎 間盤 發 生結 構 改變 及 缺 陷均 為IDD 主要形式 ，然而此類情況往往是因基質成分發生改變或椎間盤發生功能性損害造成。 那么

3、IDD 主要影響因素究竟有哪些 ，國內外學者均有所研究，綜合起來大致有下面幾種因素。1.生物力學因素 椎間盤在生物力學上主要功能為維持人體椎 間隙高度 ，將相鄰椎體活 動限于很小 無痛 范 圍。 而 異常性機械 負荷那么 可引發 ID D ，特別 是和 工作有關 力學 因素 和外傷均為導致 ID D 的致病性 因 素。 壓力 負荷直 接影 響椎 間盤基 質形成 以及 細胞 活性 。 缺 乏負荷 以及 靜止性 壓 力負 荷都 可減 少椎間盤 中軟骨終板 蛋 白聚糖 (PG ) ，從 而影 響椎 間盤整 體性 代謝 ，因此不適當壓力將促進椎問盤加速老化，對細胞代謝及表達產生影 響 ，最終破壞椎間盤

4、結構根底 j。 有研究亦證 實 ID D 發病和生 物力學有 一定 聯系 J。 生物 力學 因素 主要包 含震 動 、扭轉和壓縮等作用 ，其中震動對人體椎間盤營養供應和新陳代謝等方面形成不利影響，尤其是震動頻率和腰椎共振頻率(即4 6 H z) 相等時，此種影響非常明顯 。 這就支持了流行病學說明的卡車 、公交車 以及拖拉機等 司機椎 間盤病 變率較 高這一結論。 扭轉活動可讓纖維環 1 2 膠原纖維處在緊張狀態，另 1 2那么為松弛狀態 ，假設膠原纖維拉伸長度大于靜止長度 4時，有關膠原纖維才可能發生損傷，這在脊椎發生軸向旋轉大于 3。時才可能發生 ，因關節面不能限制保護旋轉力，導致纖維環破

5、裂 。適當壓縮力對椎間盤而言有益 ，負荷是一種促使椎間盤內基質運轉 的刺激物 ，其可誘 導形成金屬蛋 白酶 以及 一氧化 氮。 然而過度負荷那么會傷害椎 間盤 ，從而形成 ID D 。2 .營養供應因素 營養供應下降造成營養成分減少是 IDD一 個根本性 因素 。 由于椎間盤為人 體 中最 大無血 管組織 ，正常成人 的腰椎間盤正 中細胞離最近處血供部位約 8 m m ，而纖維環外層處細胞 自其 四周軟 組織 血管和 穿入纖 維環 外緣 稀疏 的毛細血管內汲取營養 J。 髓核及纖維環內層處細胞養分供應那么依賴更為復雜的通路，即營養物質由穿人人體軟骨板毛細血管內彌散開來，并且跨越軟骨終板 ，之后

6、穿越致密性椎間盤基質，到達髓核及纖維環 內層處細胞 。 ID D 發生退變 的原 因與缺乏營養供應有關 ，而其營養主要經終板途徑 以及纖維環途徑在被動擴散作用下得到 。 伴隨機體老化 ，可對 其供應 營養 的血 管數量慢慢變少 ，此外 ，軟 骨終板 鈣化 情況 亦會 阻礙 有關 營養 物質供應，造成營養缺乏，乳酸堆積，進一步使 pH 值下降，細胞代謝產生障礙，促進細胞死亡而引發 ID D 。 3. 細胞過度凋亡 椎間盤細胞發生過度凋亡可直接導致椎間盤活力減弱 ，有報道 說明 ，ID D 標本中 ，椎間盤細胞有 60 以上的凋亡率 。 椎 間盤細胞在退變之前呈規律排列 ，且髓核大小無明顯變化，但

7、伴隨 ID D 進展 ，特別是細胞數量不斷減少 ，進一 步加速細胞凋亡 ，引起終板 和軟 骨骨髓 血管 分 布減少 ，導致管腔變細 ，使 營養減少 ，代謝物質淤積 ，氧 分壓 以及 滲透壓 等 因子發生顯著變化 。 此外 ，有 學者 發現 ，凋亡有關 因子 (Fas) 在特定情況下會向細胞發出凋亡信號，以促使細胞凋亡 ，破壞椎間盤中細胞外基質完整性，最終產生 Ip D 。 Fan 等 亦報道細胞凋亡不僅在多類 組織 以及器 官發育 時發揮 組織 穩 態 的維持性作用，還和腫瘤及退行性病癥等發生和開展有著密切聯系。 4 .酶活性變化 椎間盤基質內一般存在基質代謝酶系統，可于中性 pH 條件下對基

8、質成分實施降解，對其有拮抗作用的為降解酶類抑制劑，此二者可維持基質代謝平衡。 以往認為基質酶為 ID D 中間環節 ，而中性蛋白酶是最為重要的基質降解酶。 有報道說明 ，基質成分發生改 變可促 使椎間 盤在力學 特征上喪失， 造 成基 質酶 和其 抑制 劑在數 量 和活 性上 平衡 打破 14,15。 例如 I型膠原對 II 型膠原進 行取代 ，產生 III 型膠原 。此外，髓核 PG 型聚合體下降以及 PG 含量下降，造成水合作用明顯下降等，均可促使 ID D 發生生化改變。5. 細胞因子 有研 究證實 ，細 胞 因子 可通 過對 椎 問盤 中膠原及 PG 含量產生影響而參與到 ID D 過

9、程，與 ID D 最為相關的一 些細胞因子主要含白細胞介素 IL1 、IL -6 、轉化生長型因子(TG FB ) 、骨形 態發 生 型蛋 白 (BM P ) 及 一氧 化 等 。 其中 IL l 可通過 巨噬細胞 和軟骨 細胞 ，以及成纖 維細胞和 破骨細胞形 成 ， IL一 1 是一 種炎性介質 ，具有 細胞破壞性 能力 ，通 過改變基質內 PG 合成對 ID D 產生作用。 IL-6 源 白骨髓基質型細胞 、單核細胞、巨噬細胞、骨髓瘤細胞以及成骨細胞，其亦為重要炎性介質 ，能夠對炎性細胞產生刺激而激活和促進其他類炎性介質產 生釋放 ，對 ID D 炎性過程有 促進作用 。 有 報道亦 表

10、 明 IL6在突出椎間盤內表達水平顯著高于正常者 。 TG F-B 那么可促使椎間盤的間充質產生細胞增殖及分化 ，對于脊柱發育以及分化產 生重要作用 。 有研究表 明 ID D 早期 ，TG F B 能 夠促使 細胞外基質合成 ，減輕退行性變化的程度。 而到 IDD 晚期，因成纖維 細胞在數 目上增 加 ，受 其刺激形 成 I、III 型膠原 ，加重 變性 程度 。 在對兔椎 間盤模 型有 關研 究 中發現 ，B M P2 和 BM P7 于 損傷之后 3 6 周 降低 ，在 12 14 周那么逐漸增加 ，之后停 留于損傷前近似水平 ，說明 BM P 可能 為 IDD 的調節 因子 。 一氧

11、化氮 作為生物信使分子，能夠迅速穿透生物膜進行擴散 ，在心腦血管的調節和神經、免疫調節方面可以發揮重要生物學作用。 其參與 ID D 過程 ，一是 對椎 間盤炎性 反響有關 進程造 成影 響 ，二 是對椎間盤細胞外基質正常代謝形成影響。 其可在原位促使細胞凋亡 ，導致椎 間盤基質成分改變 ，加速退 變過 程。 6. 年齡因素 文檔收集自網絡，僅用于個人學習隨著 年齡的增長椎 間盤會 出現組織衰 老 的改變 ，但 不是所有 的椎 間盤會 發生退 變 ；組織 的衰老是 隨 著年 齡增長出現改變的積累，椎間盤衰老通常僅表現為形態解剖學的變化 。 而椎 間盤 的退變 ，是隨著細胞 和組織 大分子物 質

12、退行 性的病理改變而 出現的整 個或部 分椎 間盤 組織 物理 和化 學特 性的進行性變化 。 過 去人們 基于 對人類 和動 物 實驗 觀察認 為 椎間盤退變 的高危 因素主要與年齡 有關 ，而現在認 為退 變的發 生既不依賴 于年齡 ，又不 完全 依賴 于環境 因素 ，最 終 表現 為功 能的破壞和受 限，引起 一系列臨床病癥 。 通過對 人流行病 學 的研究發現 ：(1)從青 春期到中年后期 ，椎 間盤退變 的發 生率與年 齡之間呈直線關系 ；(2) 老年退行性變化幾乎到達“ 飽 和狀態 ，特別是病癥性椎 間盤退變 的發 生率 與年齡的關系呈現一個倒“ U 形分布，即病癥性椎間盤退變的高

13、發生率在中年；(3 ) 不同脊柱節段病癥性椎 間盤退變 發生率不 同。 7. 遺傳因素 遺傳因素在椎間盤退變的發病中具有很重要的作用 l' ，有學者 觀察 到某 些狗的物種很早 即可 自發地發 生椎問盤退變和突出，而其他物種椎間盤退變出現很晚。 研究發現 ，人類雙胞胎 中脊 柱僵 硬和退變 的發 生部位及 病變程 度有 很大的相似性，顯示這些相似性是由遺傳因素所決定 的。 有學者應用 M R 技術對 20 對雙胞胎椎問盤的變化進行觀察發現 ，在信號強度 、椎 間盤狹 窄程 度 、椎 間盤 突 出， 以及終板 的變化方 面 ，腰椎間盤退變在 2O 對雙胞胎之間表現出高度的一致性，這種高度

14、 的一致性難 以單純 用年 齡 因素來解 釋 。 遺 傳 因素在 椎 間盤退變 中究竟會發 揮多 大 的作 用 以及作用 確實 切機 制 目前 仍不清楚，但可以確定的是椎間盤退變在病因學上很少是 由單純的遺傳因素或環境因素引起的，而是受到遺傳因素影響的脊柱結構和形態最終影 響了脊柱 的生 物力學特 性 ，使 得椎 間盤更易于受到環境 因素的作用 。 【參考文獻】1 楊豪 ，王建儒 ，鄭召民 ，等 椎 間盤 源性 腰痛 發 病機 制 的研究 進展J 中華醫學雜志 ，2021 ，93(19 ) ：15 14 15162 K e pler C K ， P 0 n n ap p an R K ， T

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