第六章  椎间盘的生理学、生物化学和病理生理学

第一节椎间盘的生理学和生物化学

椎间盘由纤维环、髓核和软骨终板3 部分构成。一、纤维环

纤维环分为外飞中、内3 层。外层由胶原纤维带组成，内层由纤维软骨带组成。细胞排列与分层的纤维环方向一致。各层之间有粘合样物质，使彼此之间牢固地结合在一起，而不呈互相交叉穿插。外层纤维环的细胞呈梭形，类似成纤维细胞；内层细胞呈园形，类似软骨细胞。纤维环前侧和两侧较厚，几乎等于后侧部分的2 倍。后侧部分最薄，但一般亦有12 层纤维。外层纤维在两个椎体髓环之间。内层纤维在两个椎体软骨终板之l ' ＠。外、中层纤维环通过Sh 司耳呛y 纤维连于翁环。纤维环后侧部分多为内层纤维，附着于软骨终板上。最内层纤维进人髓核内并与细胞间质相连。因此在最内层纤维与髓核之间无明显界限。纤维环前侧部分由前纵韧带加强，纤维环后侧部分较薄，纤维排列不规则和无序，但也得到后纵韧带的加强。纤维环的纤维带在两个椎体之间互相呈螺旋状排列，层与层之间的交叉角达600 ，甚至直焦。通常当承受应力时，交叉角将发生改变。纤维环的相邻纤维层的交叉排列，可能与髓核对其所施加内部压力有关，短纤维较长纤维更易遭受巨大压力，不利于两骨间的运动，可引起放射状撕裂。纤维环连接相邻椎体，使脊柱在运动时作为一个整体，纤维环甚为牢固，紧密附着于软骨终板上，保持脊柱的稳定性。脊柱外伤时，必须有巨大力量，使纤维环广泛撕裂，才能引起整体间脱位。纤维环特殊排列方向，使相邻整体可似有轻度活动，但运动到一定限度时，纤维环紧张，又起节制的作用，限制旋转运动。
二、髓核
髓核是由氨基多塘、矿盐、水和细胞等组成的异质性结构。髓核位于椎间盘中心区。髓核包含大量的外纤维空间，其中含有大量的能够保持水分的氨基多搪。依据不同年龄，水分的含量可占髓核总量的70 ％一90 ％。正常人的高度一日之间有变化，这与椎间盘内水分的改变有关。髓核的细胞通常分为两型，即脊索细胞和软骨细胞。在胚胎26 至28 周出现软骨样细胞。脊索细胞在成人消失。在生长发育过程中，髓核位置有变化。椎体后面的发育较前面为快，因此至成人时，髓核位于椎间盘偏后。髓核占椎间盘横断面积的50 ％一60 ％。髓核具有可塑性，虽然不能被压缩，但在压力下变为扁平，加于其上的力可以平均向纤维环及椎体软骨终板各个方向传布。在相邻脊椎骨间的运动中，髓核具有支点作用，如同滚珠，随脊椎屈伸向后或向前移动。
- 162 一

二、软背终权

每一椎体的上下面均有一薄层透明软骨，构成椎间盘的软骨终板。它外周大约1 ～厚，越到中心越薄。软骨终板含有高浓度的水和蛋白多糖，它是一粘弹物质。正常软骨终板主要有3 个功能：① 保护椎体，使之不易压缩性萎缩；② 限制纤维环和髓核在它们的解剖界限内；③ 作为半透膜，依靠渗透作用促进纤维环、髓核和椎体之何的液体交换和作为椎间盘营养物质的通路。N 、h ? n 等用放射性物质进行了渗透性研究，结果发现仅仅软骨终板中心部分具有渗透作用，它允许营养物质在软骨下空隙和椎间盘中心区进行交换。在7 岁之前，软骨终板有血管和淋巴管分布，7 岁以后消失。软骨终板的纤维与纤维环的纤维在边缘部相融。软骨终板与椎体相连的表面，骨小梁间隔部位的骨髓直接与终板接触。软骨终板在中心部位穿透骨性终板，它仅靠一薄层钙盐与终板下骨形成松弛的连接。I ～用扫描电镜观察了腰椎间盘胶原网架，判定终板的纤维丝网和包绕髓核的纤维环纤维丝网紧密相接。软骨终板是由密集的水平排列的胶原网构成，在软骨终板软骨下板层胶原之间没有相互连接，纤维环内三分之一斜行排列的纤丝板层与终板相互连接，外三分之二则与椎体形成紧密的锚靠。H 盯ada 等分析软骨终板与惟体之间的连接是不牢固的，但纤维环与终板连接则是紧密的。所以当椎间盘突出时，软骨终板易与从椎体撕脱的纤维环一起形成突出物。

第二节椎间盘的神经支配

一、窦椎神经
窦椎神经或称脊膜返支。1850 年德国解剖学者Luschka 第1 次用肉眼解剖的方法，描述了窦椎神经的起始、行程和分布情况：它从脊神经节的稍外侧腰神经的前面发出，向侧行2 一3 ～后．接受交感神经交通支发出的1 支，两根合成直径05 一10 ～的单一窦椎神经，经椎间孔人椎管分成多支。这一经典记载，仍为许多学者所承认。后来，也有学者提出不同的描述，有的认为组成窦椎神经是两个根，且两个根都是发自脊神经或交感神经。窦推神经进人椎管后，神经纤维不仅上下节段相互重叠，而且与对侧的窦椎神经纤维相互吻合。也就是说，1 个椎间盘的神经支配，除了本节段神经外，还有对侧及上下节段的神经，因此，椎间盘的疼痛是弥漫性的。
二、腰椎间盘的神经支配
40 年代以前认为腰椎间盘是不含有神经终末纤维的。1840 年Roof 等人通过实验证实在后部纤维环的表面有许多无髓鞘神经纤维，在后纵韧带也有少量相似的神经纤维，这些神经纤维来源于窦椎神经。且艰duk 等对纤维环的后外侧、外侧部作了神经支配的定位研究，结果发现纤维环侧后方由窦推神经的分支支配，前方和侧方由脊神经前根及交感神经于发出的分支支配。后来又通过银染技术发现，不仅在纤维环表面、外层发现了神经末梢，在纤维环的外三分之一处也有神经末梢的存在，有的平行于胶原纤维，有的走向与胶原纤维垂直。在纤维环胶原纤维之间既发现了单根的游离神经末梢，也发现了呈球形、复合体状的神经末梢，但在纤维环的深层和髓核内没有发现神经纤维。目前比较一致的观点认为，在纤维环外层存在游离神一163 一

经末梢且与传导疼痛刺激有关。
自主神经与腰痛的关系口益引人注日。月ul 比d 等通过研究鼠腰椎间盘神经分布发现，腰椎间盘纤维环外周存在神经肤Y 和血管活性肠肤。神经肤Y 具有血管活性能力，存在于交感神经系统内。血管活性肠肚存在于交感神经和后根脊神经内，具有血管扩张作用。总之，这两种肚主要由自主神经纤维及其末梢分泌，表明腰椎间盘的外层有自主神经分布。最新的实验与临床研究发现，腰痛主要由交感神经传人，且腰2 神经根是腰痛的主要传入通路。对腰2 神经根进行封闭后，腰痛消失。

第三节椎间盘突出症的病理生理学

一、椎间盘突出的发生机制
推间盘向后突出可分为3 种基本类型，膨出型，其纤维环异常膨出，但结构完整，纤维环周边和椎体边缘保持连续。脱出型，组织暴露于硬膜外腔，但结构仍连续。第3 种类型是椎间盘分离，在硬膜外腔形成游离物，结构不再连续。关于椎间盘突出的发生机制分歧很大，对于突出物的组织起源也缺乏一致的认识。有报告认为突出物主要是髓核物质；有报告认为主要是纤维环成分；也有认为以软骨终板为主；更有人认为是新合成的纤维软骨组织。这些研究结果有时是互相矛盾的。近来，随着对推间盘疾病的深人研究，新的研究结果动摇了许多传统观点，使我们能从组织学、生物化学等角度对这一临床常见疾病有更深刻的认识。【一）纤维环型稚间盘突出的发生机制
关于突出椎间盘物质的组成已争论了半个世纪，瀚xter 等研究了手术切除的突出椎间盘碎片，发现11 个碎片中4 个由纤维环组成，2 个由髓核组成，5 个由髓核和纤维环组成。氏ucher 等研究了100 例突出椎间盘物质，没有1 例不含纤维环成分，髓核和纤维环以各种不同比例组成，因这两种结构成分的分界并不明确，有时很难区分。Saunder 等报告，在大多数病例，突出推间盘是髓核和纤维环的混合物。Peacock 检查了手术切除的20 一40 岁之间病人的突出椎间盘，发现碎片中包含梢核和纤维环，偶尔有软骨板和骨碎片。他指出，随着椎间盘逐渐转变纤维软骨，在年龄较大的病人，髓核的真正突出是很少见的。Taylor 等指出，虽然“髓核突出”一词已应用了很长时间，且在许多情况下是正确的，但’已并不占突出椎间盘病例中的很大比例。Yoma 等研究表明，完全脱出的游离物，其组织几乎完全由纤维环组成。这对经典的观点认为椎间盘突出是髓核脱出所引起的提出怀疑。
髓核的退行性变最早发生在20 岁之前，而纤维环退变的首先变化是出现裂隙，这出现在40 岁之后。纤维环破裂和放射状裂隙的形成分别来自于机械撕裂和退行性变。Adanls 等指出，低载荷活动作用于脊柱，可以导致纤维环慢性机械疲劳，而慢性进展则产生椎间盘突出。Ve ～一Robrets 等提示纤维环放射状裂隙可能来自于剪力作用的结果，而不是本身的退变。Osti 等实验研究表明纤维环边缘损伤叮以启动放射状撕裂的形成。损伤的纤维环是很难愈合的，有时甚至会在裂口处长出一层内皮而形成管腔，从而成为髓核突出的通道。另外，纤维环的损伤往往是引发推间盘退变的启动因素。KaaPa 等的实验研究发现，外层纤维环损伤后，在

裂口处长满肉芽组织，而整个椎间盘组织的生化组成发生明显变化。这与退变椎间盘的生化

特性是一致的。
一164 一
作者分析，当纤维环发生撕裂后，血管肉芽组织试图去愈合裂口，同时血管肉

芽组织带来一些与椎间盘退变有关的生化因子如基质降解酶和生长因子等，这导致椎间盘的进展性退变。当纤维环发生损伤性破裂后，在压力下充盈的髓核发生脱出，这可以解释一些青年人的椎间盘突出。但临床上症状性椎间盘膨出的平均年龄超过40 岁，此时，髓核已失去高度充盈性，这强烈表明在中年以后的脱出是与年龄相关的椎间盘退变有关。当大的外部力量作用于已经发生退变的椎间盘后，一些退变的髓核可以通过纤维环的裂隙突出。Moore 等研究提示成年人腰椎间盘突出是由于退行性变化所致。髓核脱水和碎裂导致纤维环裂隙形成，这些裂隙是髓核物突出的通道。他们认为髓核是突出椎间盘的主要物质。当有纤维环成分存在时，是来自于纤维环的过渡区，在髓核退变后，它已成为分离物。软骨终板在很多摘除物中被发现，但所占比例有限，它粘附到髓核物上，这与椎间盘的病理表现一致。椎间盘退变后，可见髓核裂隙通过中央软骨板和沿着软骨一骨交界处延伸。虽然在一些突出的碎片中可见部分纤维软骨化生，但它不是发生在退变髓核中的一个常见特点。这样，他们不同意Lipson 认为的突出物是新合成的纤维软骨的观点。如上所述，可以很好地解释髓核型椎间盘突出的发生机制，但不能解释完全脱出或游离物型突出的推间盘分离碎片几乎完全由纤维环组成的突出。Y 朋～等对大样本尸检稚间盘进行了组织病理学研究，他们发现随着年龄增加，纤维环枯液瘤变性增加，内层纤维束排列方向反转。对手术摘除的脱出推间盘分离物研究发现，大多数纤维环样本都有枯液瘤变性。Ya 阻汀毋等进一步对60 岁以上老年人手术摘除的突出椎间盘组织进行了研究，并与60 岁以下年轻组进行了比较，结果发现所有脱出椎间盘样本都出现粘液瘤变性。纤维环的粘液瘤变性经常见于20 岁以后的个体。纤维环的粘液瘤变性伴随囊肿形成，见于70 ％一100 ％的完全脱出或游离物椎间盘中。酸性粘多糖具有爱茜蓝＜alcian blue ) 染色阳性的性质，在正常椎间盘中随年龄增大而减少，它偶然不规则和部分集中分布于纤维环中。Y ～等认为粘液瘤变性是椎间盘突出物的组织学特征，纤维环纤维反转方向正是以变性的枯液瘤为中心。当粘液瘤变性引起纤维环纤维肿胀时，直接的力量引起纤维束分离；同时，徽核由于退变、脱水、坏死，出现裂隙，内部压力减小。这样较大的力量作用于这样的纤维环，它的外层纤维可以被撕裂开，一部分纤维环组织可以形成突出物。这种纤维环单独突出，与能核没有任何直接关系。这样的突出明显由于退变所引起，它可解释一些突出物主要由纤维环组成的机制。
〔 二）软．终板型椎间盘突出的发生机制
Eckert 等检查了182 例手术切除的腰椎间盘，60 ％样本包含软骨终板碎片。Taniguchi 研究了66 个手术切除的腰椎间盘突出症样本，27 例（41 % ）含有软骨终板，甚至见于青年人中。B 拟k 等报告，在脱出型椎间盘突出徉本中，44 ％主要由软骨终板组成。Kokubun 等研究了手术切除的21 例颈椎间盘突出样本，发现21 个样本中都有软骨终板碎片。因为颈推有Luschaa 关节保护，所以顶椎间盘承受压力相对腰椎间盘小，退变较晚。在颈椎间盘突出过程中，损伤因素较退变因素为小。作者分析，软骨终板型椎间盘突出是由于椎间盘随着退变在水平和垂直方向出现裂隙以及软骨终板与椎体分离的结果。
Harada 等用组织学方法研究了60 岁以上老年人突出腰椎间盘的碎片，并与60 岁以下年轻组进行比较，他们发现60 一69 岁病人的70 ％、70 岁以上病人的s0 ％椎间盘碎片由纤维环和软骨终板组织构成。这种类型的突出是30 岁以上人群中最常见的突出类型。作者断定，这种突出是由于软骨终板先从椎体上分离，然后与纤维环一起形成突出物。Tanaka 等对老年榷间盘尸体标本研究发现，在严重退变的椎间盘，软骨终板大都有破裂，一半以上的老年椎间盘一165 一

中，终板从椎体分离。在终板与椎体的分离间隙中充满肉芽组织，且伴有新血管的形成。一些碎片终板与稚体先分离的情况下，然后从椎体上撕脱，伴随锚靠的纤维环脱出。这种形成的脱出在老年人更为常见。
Ishik ～等研究指出，软骨终板的退变在椎间盘突出的发展过程中起重要作用。Hashimoto 指出，椎间盘退变的首先变化发生在软骨终板。最近，Nerlich 等研究发现，人类在2 岁时推间盘软骨终板就已开始退变，而髓核的退变在1O 岁以后。椎间盘退变的首先组织学改变是软骨终板的钙化。Hi 卯山i 等对不同年龄的小鼠椎间盘组织学研究后发现，小鼠终板外区深层的钙化发生于出生后l 周，这可导致髓核和终板表层软骨营养物质和水分的弥散发生困难。而髓核的退变发生于出生后的8 周，这明显迟于软骨终板的钙化。椎间盘的退变导致椎体间连接的失稳，在椎体承受载荷时，椎间盘内压力明显增加。椎间盘内增加的压应力可引起软骨终板的破裂，推间盘物质通过裂口脱入椎体，此即Sc 瓦morl 结节。终板的破裂可发生在任柯部位，它从推体分离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。Saunde 、等报告软骨终板的纤维与纤维环的纤维在终板边缘部位相互融合。软骨终板与椎体连接的表面，骨小梁见隔部位的骨髓直接与终板接触。C 示entry 等发现软骨终板在中心部位穿透骨性终板，它仅靠一薄层钙盐与终板下骨形成松弛的连接。I ～用扫描电镜观察了腰椎间盘胶原网架，判定终板的纤维丝网和包绕髓核的纤维环纤维丝网紧密相接。软骨终板是由密集的水平排列的胶原网构成，在软骨终板和软骨下骨板胶原之间没有相互连接，纤维环内三分之一斜行排列的纤丝板层与终板相互连接，外三分之二则与椎体形成紧密的锚靠。软骨终板与椎体之间缺乏相互连接，椎间盘生物力学上对抗水平剪力作用减弱，可使软骨终板与椎体分离，与锚靠的纤维环一起突出。Y ? ，等报告纤维环内层纤维束排列反向，向内凸起，这样，外部直接力量更强地作用于外纤维环，导致纤维环破裂突出。Ta 胎ka 等发现，椎间盘退变越严重，软骨终板与椎体的分离程度越大。他们断定，在老年软骨终板与椎体的分离或前分离阶段的存在，是软骨终板与锚靠的纤维环一起突出的先决条件。相反，如果椎间盘退变不严重，这种类型的突出在青年病人没有强大的外部力量是不会发生的。在老年人，已经撕裂或正要撕裂逆碎片可rl 右祖小的颤户、币玉剥～; , , ．。，, * . J '

二、腰椎间盘突出产生腰腿痛的机制
腰推间盘突出后引起腰腿痛的机制尚不完全清楚，传统的观点认为突出的椎间盘对神经根的机械压迫是引起腰腿痛的原因。随着基础医学与临床医学研究的深人，新的研究成果动摇了许多传统的观点。对腰椎间盘突出引起腰腿痛目前比较一致的看法有两种机制，即椎间盘的机械压迫和继发性的炎症反应。
（一）机械压迫反应
一般认为，神经根受到突出椎间盘的急性机械压迫不会导致腰腿痛症状的出现。神经根受到压迫后的功能改变可能表现为两种不同形式：① 神经功能降低，可有感觉障碍及肌力降低，反射减弱等。② 神经组织过敏，即神经组织容易被进一步的一般性的机械性的脉冲刺激所激动，从而神经根可产生异位的脉冲，这可能与疼痛相关。此两种功能性的改变可同时发生。机械压迫引起神经根反应异常的机制可能有二，一是神经根传导特性的损害；二是神经根营养的障碍。
（二）炎症反应
腰椎间盘突出经常伴随炎症反应，突出的椎间盘作为生物化学和免疫学刺激物，可能是引起患者临床表现的原因。神经生理学的研究表明，椎间盘对机械刺激不敏感。Yamashita 等认为，椎间盘可能含有“静止伤害感受器”，在正常情况下不易被激发兴奋，但在组织损伤或炎症时易被致痛物质所激发，这些致痛化学物质可能来源于突出的椎间盘组织。
最近的一系列研究表明，正常腰推间盘髓核可引起组织炎症反应。M 试为～等将狗的自体髓核匀浆，通过导管注人腰硬膜外腔，结果引起附近组织明显的炎症反应，包括硬膜及硬膜外脂肪的水肿，纤维蛋白沉积，明显的多形核细胞浸润和少量的组织细胞、淋巴细胞、浆细胞浸润等。因此，作者分析，自体髓核物质对硬膜囊和神经根有化学性致炎作用。当致炎物质释放刺激神经根，但无椎间盘压迫神经根时，就会出现虽然影像学检查和手术探查阴性，却有神经根放射痛的情况。另外作者还发现，椎间盘造影术显示出髓核组织由纤维环漏出的诊断意义。一组腰椎间盘造影病例显示，如果椎间盘造影只显示退行性变，而无造影剂的漏出，病人多数无放射痛；相反，如果造影显示正常的椎间盘结构但有造影剂漏出，则病人多有疼痛。因此提出，神经根性疼痛是由经纤维环破裂处漏出的髓核物质刺激硬膜囊和神经根袖所引起的，这些漏出物质中所含的内源性化学炎症介质，不但可以引起炎症，还可致痛。O 场皿ker 等将猪的自体髓核放在能尾椎硬膜囊上，引起明显的马尾神经根炎，神经传导速度减慢，神经纤维变性。将髓核组织放在皮下，发现髓核组织具有吸引白细胞和引起血管通透性升高的作用。这说明髓核具有致炎能力。最近，Olmar 阮r 等将动物自体髓核经一20 ℃ 冷冻24 小时后再观察其对马尾神经的损害作用，结果表明作用明显降低，这可能是冷冻后髓核中的活细胞死亡之故。这些研究提示，由突出椎间盘组织诱导产生的炎症反应可能在腰椎间盘突出产生腰腿痛的过程中起主要作用。

第四节椎间盘退变的发生机制

椎间盘是由多种结缔组织构成的高度特异性结构，这些成分有序合理的组织是椎间盘行使正常功能的基本要求。在椎间盘的结构组成中，胶原和蛋白多糖两种大分子化合物起关键一167 -

作用。随着年龄增加．椎间盘逐渐发生退行性变化，在退变椎间盘中，胶原类型发生很大变化，甚至完全转换；蛋白多糖含量下降，其中呈聚集状态的蛋白多糖下降尤为明显，非聚集状态蛋白多糖比例柑对增加。硫酸软骨素浓度下降，硫酸角质素浓度增加。因此，伴随年龄增大所引起的椎间盘老化或退变可能是基质合成和破坏之间不平衡所引起的。到底哪种成分在椎间盘退变中起主要作用还不清楚。从机体的生长与发育过程看，椎间盘退变是一与年龄相关的自然老化过程。在出生后不久，推间盘的高度和直径快速增长以适应推体生长的需要。椎间盘的结构和组成必然先于其形态学的变化，这些变化出现在退变之前，同时也构成了成熟的基础。从生物化学角度上讲，与年龄相关的椎间盘退变始于出生后不久。每一个人的每一个椎间盘在其自然生长过程中都要经历过程相似的变化，只不过程度及早晚不同而已。一、椎间盘退变的生理学与生物化学
只有在全面了解椎间盘退变机制之后，才可能进一步研究阻止其退变甚或使其再生的方法。与推间盘退变有关的生理生化改变包括椎间盘营养供应减少、降解酶活性升高、活细胞数量下降、细胞老化、翻译后蛋白质修饰和基质疲劳衰竭等。
（一）椎间盘营养供应减少
在机体生长发育和老化过程中，稚间盘中央部位细胞和基质最关键的变化是营养供应减少。椎间盘细胞的营养物质依赖纤维环外周和椎体内血管通过基质弥散供应。在生长过程中椎间盘体积增大、机体老化过程中供应椎间盘周围的动脉数量减少，软骨终板逐渐钙化，这些改变妨碍了营养物质的供应和废物的排除。对推间盘周围血供的减少，降解的基质大分子聚集和椎间盘内水含量的降低也影响了代谢物通过基质的弥散，进一步损害了细胞营养供应。营养物的降低势必引起乳酸浓度的升高，pH 水平的降低，使细胞代谢功能障碍，导致细胞死亡。电子显微镜观察发现，随年龄增大，椎间盘内死亡细胞增多，活细胞比例下降。在胎儿和婴儿椎间盘内，髓核细胞死亡比例不足总细胞的2 % ，而一些少年和成年人多达50 ％以上，老年人超过80 ％。进一步研究椎间盘营养与退变的关系是深人理解椎间盘退变生理学的重要步骤。
（二）椎间盘基质降解酶活性升高
椎间盘内存在调节基质代谢的酶系统。椎间盘是一个无血管组织，基质的分解主要依靠自身各种降解酶的作用。显然推间盘的退变与酶系统的激活具有密切的关系。在椎何盘退变过程中，各种降解酶（胶原酶、丝氨酸蛋白酶、基质溶解酶等）的活性升高，可对相应的底物产生分解、破坏作用，加剧了椎间盘的进一步退变。
椎间盘内各种降解酶一般与抑制物共同存在呈潜伏状态。随着椎间盘退变，内环境发生改变如PH 降低和不断受到的机械作用使椎间盘细胞崩解、酶抑制物合成减少；溶酶体内组织蛋白酶B 释放，激活潜伏状态的降解酶，使椎间盘基质分解加速。
目前对降解酶在椎间盘疾病中的作用的认识都来源于对手术切除的突出椎间盘，且绝大

多数是腰椎间盘。突出椎间盘与退变椎间盘不是同一概念。最新的研究发现突出椎间盘中基

质降解酶大多来源于肉芽组织的巨噬细胞等炎细胞。

酶与椎间盘突出物的降解吸收有关。防椎间盘退变的关键。
一168 一

这可能主要表明，突出椎间盘中的降解对降解酶在椎间盘退变过程中的作用机制的认识则是预

（三）翻译后蛋白质的修饰作用增加
随着年龄增长，结缔组织基质包括椎间盘趋向于丢失弹性和强度。这些改变的原因可能是由于基质中弹性蛋白、蛋白多糖和胶原大分子尤其是后者合成后的修饰作用。胶原蛋白之间交叉连接的增加，可能是引起组织退变的原因。胶原通过非酶的糖化作用或脂质过氧化作用增加胶原间相互连接，从而引起褐色素的沉着。更重要的是改变了椎间盘力学特征。除此之外，糖化产物还能刺激细胞，包括椎间盘软骨细胞释放细胞因子和引起组织降解的蛋白酶。（四）墓质的疲劳衰竭
维持直立姿势将会使椎间盘脊柱排出水分，从而降低椎间盘高度。适当休息后，椎间盘脊柱水分恢复，椎间盘形状和体积正常。椎间盘的反复变形一恢复过程将会导致基质疲劳衰竭，尤其是在高载荷、不适当的运动等情况下更是如此。疲劳衰竭可以引起椎间盘出现裂隙、碎片或粘液瘤退变，或出现糖蛋白小片断裂，胶原纤维断裂以及胶原纤维和基质大分子相互关系改变等微小变化。这些变化可以使椎间盘细胞直接暴露于力的作用之下，易于损害细胞功能，导致推间盘退变。

二、稚间盘退变的病理生理学
（一）椎间盘退变与炎症反应
神经成分的炎症反应经常被认为与颈腰神经根病有关。除了髓核的机械压迫或免疫反应外，炎症已被认为是盘原性颈腰痛和颈腰神经根病的病理生理学重要发病机制。最近的一系列研究表明，突出的椎间盘髓核可引起周围组织的炎症反应。许多研究者已经报告在一些椎间盘突出病人中其神经根周围存在炎症反应。髓核组织的一些特殊物质已被认为与神经根化学刺激有关。玖一t 等发现腰神经根病手术病人的髓核中pH 降低，乳酸浓度升高。Mar - shall 等提示椎间盘组织中的糖蛋白有神经刺激特性。Sa 欲等发现人突出的腰推间盘组织中磷脂酶A2 活性显著升高。磷脂酶A2 是炎症介质前列腺素和白三烯产生的关键酶，它的活性升高往往代表该组织存在炎症反应。随后的一系列研究已经表明磷脂酶AZ 与腰椎间盘突出后的坐骨神经痛密切相关。最近，Olrnarker 等的一系列研究提示，髓核中的肿瘤坏死因子一Q 可能是推间盘突出后引起神经根性损害的最重要物质。
现有的研究仅限于对突出椎间盘组织且几乎都为腰椎间盘组织。K 缸19 提出了一个值得深思的问题，细胞因子和前列腺素等生物化学物质是在退变过程中已经产生还是在突出后产生的呢？如果这些因子在突出前已经产生且已聚集到一定程度，这意味着这些因子与椎间盘基质降解有关。对关节软骨的研究已经表明，IIJ 一1 、TNF －。、PGEZ 和IL 一6 参与蛋白多糖合成的调节。IL 一1 可抑制关节软骨蛋白多糖的合成，而且可通过提高基质金属蛋白酶活性加速基质降解。NO , PGEZ , n ，一6 能损害基质蛋白合成。最近，我们的研究已经表明，退变的非突出的颈椎间盘能产生炎症介质。这提示炎症介质不但可能与颈椎间盘退变有关，而且可能与颈椎病的发病过程直接相关联。继续深人研究退变椎间盘中炎症因子及作用是研究椎间盘退变病理生理学的关键。
（二）椎间盘退变与推间盘突出
研究提示成年人腰推间盘突出是由于退行性变化所致。髓核脱水和碎裂导致纤维环裂隙形成，这些裂隙是髓核物突出的通道。他们认为髓核是突出推间盘的主要物质。当有纤维环成分存在时，它是来自于纤维环的过渡区；在髓核退变后，它已成为分离物。软骨终板在很多一169 一

摘除物中被发现，但所占比例有限，它粘附到髓核物上，这与椎间盘的病理表现一致。椎间盘退变后，可见髓核裂隙通过中央软骨板和沿着软骨一骨交界处延伸。虽然在一些突出的碎片中可见部分纤维软骨化生，但它不是发生在退变髓核中的一个常见特点。椎间盘退变是颈椎病的发病基础，与腰椎间盘突出不完全一样，颈椎病很少发生于30 岁之前，这主要由于颈椎存在Luschka 关节，可承受部分轴向载荷。颈椎间盘退变在颈椎病的发生中起着比创伤更为重要的作用。
（兰）推间盘退变与椎体骨孩形成
椎体骨赘形成是椎间盘退变的产物，骨赘往往是颈推病和腰椎病的发病基础。最近，作者通过动物实验证实，骨赘来源于增生的椎体周边关节软骨。正常椎体周边关节软骨细胞具有增殖能力，随着椎间盘退变，稚间隙变窄，纤维环松弛，椎体连接失稳，这样在运动时，纤维环作用于关节软骨的应力增大，尤其外层纤维环，刺激周边关节软骨细胞增殖，再经软骨内化骨而成骨赘。我们进一步的研究表明，退变椎体周边软骨终板组织产生的碱性磷酸酶活性明显增高。因该酶是软骨内成骨的关键酶，这不但确证了我们以前的组织学观察，而且可能为阻止骨赘的形成和发展，以及用没有外科干预的方法如药物治疗由骨赘引起的疾病提供思路和手段。

参考文献