（中西医结合基础专业论文）独活寄生汤对hartley豚鼠椎间盘退变干预的研究.pdf

原创性声明 l i l tt lii ii i iii t li iiill 17 7 8 7 21 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立完成的， 文中除注明引用的内容外，不包含任何其他已经发表的科研成果。对本文研 究做出重要贡献者，已在文中以明确的方式表明。本声明的法律责任完全由 自己承担。 论文作者签名! 醴导师签名 关于学位论文使用授权的声明 日期里堡! 亟：墨 本人完全知道中国中医科学院有关保留使用学位论文的规定，同意学校 保留或向有关部门机构送交论文的复印件和电子版，允许被查阅和借阅。本 人授权中国中医科学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或其他手段保存和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名咝 目录 目录 中文摘要1 a b s t r a c t 3 英文缩略语( a b b r e v i a t i o n s ) 6 文献综述1 7 椎间盘退行性病变的形态学变化及其生化改变7 参考文献1 5 综述2 1 9 中药早期防治椎间盘退变研究思路1 9 参考文献2 2 前言2 5刖舌z b 第一部分h a r t l e y 豚鼠增龄过程中腰椎间盘退变模型的研究2 7 1 材料与方法2 7 2 结果3 2 3 讨论3 6 4 结论3 9 参考文献4 0 第二部分独活寄生汤对h a r t l e y 豚鼠椎间盘退变过程中髓核基质降解及 相关因子影响的研究4 3 l 材料与方法4 3 2 结果4 7 3 讨论5 3 4 结论5 8 参考文献5 9 致谢6 1 附图6 2 中文摘要椎问盘退行性病变的形态学变化及j e 生化改变 1 中文摘要 独活寄生汤对h a r t l e y 豚鼠椎间盘退变早期干预的研究 研究背景 由椎间盘退变( i n t e r v e r t e b r a ld i s cd e g e n e r a t i o n ，i v d d ) 造成的颈、 腰椎疾病日益构成对人民健康的威胁，并严重影响患者生活质量。i v d d 是 一个漫长而不可逆的过程，因此，i v d d 机制的研究，对于从根本上防止颈、 腰椎疾病的发生具有重要意义。从不同角度对i v d d 机制的研究一直是国内 外学者研究的热点。每一个对i v d d 机制的新认识，都是开发治疗i v d d 新途 径的前提和基础。 动物模型是研究i v d d 发生机制和检测各种治疗有效性的一种可靠手 段，建立一种可靠的i v d d 动物模型将为研究i v d d 发病机制提供有利的条件， 同时为修复退变椎间盘的各种治疗探索研究提供良好的实验载体。 中医药在治疗i v d d 方面已经体现出了优势，因此是否可以应用现代技 术手段通过中药对i v d d 作用机理进行研究是一个值得深入探讨的问题，展 开中医药防治i v d d 的实验研究，为深化中医药延缓i v d d 研究奠定更加坚 实的基础。 本实验旨在通过独活寄生汤对预防雌性h a r t l e y 豚鼠自然增龄过程中 i v d d 的干预作用，进行从分子生物学水平的相关机理的探索，从现代医学 角度为中医药预防i v d d 提供更为科学的理论和实验依据。 研究目的 本实验通过对雌性h a r t l e y 豚鼠腰椎问盘自然老化退变的模型，观察各 月龄组豚鼠腰椎问盘的形态学变化、血生化变化，建立一种可靠的腰i v d d 动物模型。利用该模型观察独活寄生汤对椎间盘髓核金属蛋白酶及其炎性诱 导因子和蛋白多糖( p r o t e o g ly c a n ，p g ) 降解的影响，初步探讨独活寄生汤对 ，h a r t l e y 豚鼠i v d d 的作用机理。 2 独活寄生汤对h a r t l e y 豚鼠椎间盘退变早期干预的研究 研究方法 选用1 月龄雌性h a r t l e y 豚鼠1 0 4 只，按月龄随机分为正常组、模型组、 治疗组( 独活寄生汤) 、阳性对照组( 盐酸氨基葡萄糖胶囊) 4 组，每组8 只。取腰椎间盘l 4 - 5 进行h e 、番红- o 固绿、m a l l o r y 染色，观察椎间盘髓 核形态学变化，检测各组标本血清中p g 含量的变化。免疫组织化学染色检 测椎间盘髓核中i l - 1 p 、t n f - a 、m m p - 1 、m m p - 3 表达的o d 值变化。 结果 1 组织形态学：从h e 、番红- o 固绿及m a l l o r y 染色染色标本观察，随月 龄增长形态变化明显。与正常组比较，模型组椎间盘脊索细胞数目明显减少， 髓核向心性皱缩、纤维软骨化，软骨终板变薄。 2 血生化水平：血清p ge 1 i s a 检测结果显示模型组血清p g 含量随年龄 的增长而下降，且不同月龄组间差异显著。治疗组和阳性对照组血清p g 下 降程度较模型组轻，尤以治疗组血清p g 含量最高。 3 分子水平：通过免疫组织化学染色的方法，观察基质金属蛋白酶m m p 一1 、 m m p - 3 及其诱导因子i l - 1 p 、t n f - a 在退变椎间盘组织中的表达及变化，可 见随年龄的增长而下降，不同月龄组间差异显著，模型组、中药组、西药组 的表达均较正常组模型升高有显著性差异，且模型组更为明显。 结论 1 利用雌性h a r t l c y 豚鼠自然老化退变模型，可以观察到椎间盘组织结构 的改变，尤其是髓核组织形态学及其相关血液生化的改变。从而能够较好的 模拟原发性i v d d 的过程。 2 独活寄生汤能够抑制h a r t l e y 豚鼠i v d d 过程中引起髓核基质降解的炎 性诱导因子与降解酶的表达。 a b s t r a c t 椎问盘退行性病变的形态学变化及其生化改变3 a b s t r a c t s t u d yo ne a r l yi n t e r v e n t i o no fh a r t l e yg u i n e ap i g si n t e r v e r t e b r a l d i s cd e g e n e r a t i o na f f e c t e db yd uh u oj is h e n gd e c o c t i o n b a c k g r o u n d t h ec e r v i c a la n dl u m b a rs p i n ed i s e a s ew h i c hc a u s e db yd i s cd e g e n e r a t i o n ( i n t e r v e r t e b r a ld i s cd e g e n e r a t i o n ，i v d d ) i n c r e a s i n g l yt h r e a t st op e o p l e sh e a l t h i n t e r v e r t e b r a ld i s c d e g e n e r a t i o n i sa l o n g a n dn o tr e v e r s i b l e p r o c e s s ，t h e r e f o r e ，t h es c i e n t i f i cr e s e a r c ho nt h em e c h a n i s mo fd i s cd e g e n e r a t i o n h a sg r e a ts i g n i f i c a n c ea tp r e v e n t i n gc e r v i c a la n dl u m b a rs p i n ed i s e a s e t h e r e s e a r c hh a v eb e e nc a r r i e do u tf r o md i f f e r e n ta s p e c t sa n di sac o n c e n t r a t i n g s u b je c t o fw o r l d w i d es c h o l a r si nt h i s a r e a e v e r yn e wd i s c o v e r yo ft h e m e c h a n i s mo fd i s cd e g e n e r a t i o nw i l lb et h ep r e m i s ea n df o u n d a t i o nt ot h e d e v e l o p m e n to ft h et r e a t m e n t a n i m a lm o d e li sag o o dw a yt os t u d yt h eo c c u r r e n c eo fd i s cd e g e n e r a t i o na n d t e s tm e c h a n i s mf o r t h ee f f e c t i v e n e s so fv a r i o u st r e a t m e n t t h es e tu po fa r e l i a b l el u m b a rd i s cd e g e n e r a t i o na n i m a lm o d e lp r o v i d e sp r e c o n d i t i o n sf o rt h e s t u d yo ft h ep a t h o g e n e s i so fd i s cd e g e n e r a t i o na n da l s ot h et e s tc a r r i e rf o rt h e s t u d yo fn e wt r e a t m e n t s c h i n e s et r a d i t i o n a lm e d i c i n eh a se m b o d i e ds e v e r a l a d v a n t a g e si n t h e t r e a t m e n to fl u m b a rd i s cd e g e n e r a t i o n t h e r e f o r e ，t h ep o s s i b i l i t yo fm e d i c i n et o t h ed i s ct h r o u g ht h e i m p a c to fc y t o k i n e st o i n h i b i td i s c d e g e n e r a t i o ni s a p r o b l e mw o r t h yo ff u r t h e ri n v e s t i g a t i o n t h es t u d yo fc h i n e s em e d i c i n et o c o m b a tv e r t e b r a ld i s e a s ew i l l d e e p e nt h er e s e a r c h o ft r a d i t i o n a lc h i n e s e m e d i c i n e o nt h ep o s t p o n e m e n to ft h ed e g e n e r a t i o no fl u m b a rs p i n ed i s e a s e t h i s e x p e r i m e n ti sd e s i g n e d t os t u d yt h ef u n c t i o no fd u h u oj i s h e n g d e c o c t i o no ff e m a l eh a r t l e yg u i n e ap i g st op r e v e n tt h en a t u r a la g i n gp r o c e s so f t h er o l eo fd i s cd e g e n e r a t i o na n dp r o v i d es c i e n t i f i ct h e o r i e sa n de x p e r i m e n t s 4 独活寄生汤对h a r t l e y 豚鼠椎问盘退变早期十预的研究 b a s i sf o rc h i n e s em e d i c i n ei nt h e p r e v e n t i o no fd i s cd e g e n e r a t i o nf r o mt h e p e r s p e c t i v eo fm o d e r nm e d i c i n e r e s e a r c hp u r p o s e s t h r o u g ht h i se x p e r i m e n t ，f e m a l eh a r t l e yg u i n e ap i g sn a t u r a la g i n gl u m b a r i n t e r v e r t e b r a ld i s c d e g e n e r a t i o nm o d e l ，d y n a m i c - m o n t h - o l dg u i n e ap i g s t o o b s e r v et h e m o r p h o l o g i c a lc h a n g e s o fl u m b a ri n t e r v e r t e b r a l d i s c ，b l o o d b i o c h e m i c a lc h a n g e si nt h el u m b a rs e tu par e l i a b l ea n i m a lm o d e lo fd i s c d e g e n e r a t i o n ；o b s e r v a t i o nc h i n e s em e d i c i n et r e a t m e n to fi n t e r v e r t e b r a ld i s c d e g e n e r a t i o ni ng u i n e ap i g sw i t hb l o o dc y t o k i n e sa n dt h ee f f e c t so fp r o t e 0 9 1 y c a n c o n t e n tc h a n g e sd u h u oj i s h e n gp r e l i m i n a r ys t u d yo n g u i n e ap i gs o u pd i s c d e g e n e r a t i o nm e c h a n i s m r e s e a r c hm e t h o d s s e l e c t10 4f e m a l eh a r t l e yg u i n e ap i g s b a s e do nt h e i ra g e s ，t h ep i g sa r e r a n d o m l yd i v i d e di n t o4g r o u p sw i t h8i ne v e r yg r o u p ，t h e ya r en o r m a lg r o u p ， m o d e lg r o u p ，t r e a t m e n tg r o u p ( d u h u oj i s h e n gd e c o c t i o n ) ，p o s i t i v ec o n t r o l g r o u p ( t h ep o r t u g u e s el e g i s l a t i o n ) f r o ml u m b a ri n t e r v e r t e b r a ld i s cl 4 - 5f o rh e ， s a f r a n i n eo f a s tg r e e n ，m a l l o r ys t a i n i n gt oo b s e r v em o r p h o l o g i c a lc h a n g e so f n u c l e u sp u l p o s u sd i s c ，t e s t i n go fs e r u ms p e c i m e n si ne a c hg r o u pi nt h ec h a n g e s i n p r o t e o g l y c a nc o n t e n t i m m u n o h i s t o c h e m i c a ld e t e c t i o no fd i s cn u c l e u si n i l 一1p ，t n f a ，m m p 一1 ，m m p 一3c o n t e n t r e s u i t s 1h i s t o m o r p h o l o g y ：f r o mh e ，s a f r a n i n eo f a s tg r e e n ，m a l l o r ys t a i n i n ga n dw e r e o b s e r v e d ，w i t ho b v i o u sm o r p h o l o g i c a lc h a n g e so fo l dg r o w t ha n dt h en o r m a l g r o u p ，m o d e lg r o u po ft h ed i s cs i g n i f i c a n t l yr e d u c e dt h en u m b e ro fn o t o c h o r d c e l l s ，m y e l o i dc o n c e n t r i cn u c l e a rs h r i n k a g e ，f i b r o s i s ，t h i n n i n go ft h ec a r t i l a g e e n d p l a t ed e f e c te v e n c h i n e s em e d i c i n ea n dw e s t e r nm e d i c i n eg r o u pw e r e o b s e r v e di n s l i c e sc a na l s ob ef o u n di nac e r t a i nn u m b e ro fn o t o c h o r d c e l l s ，d e g e n e r a t i o no fn u c l e u sp u l p o s u st h a nt h em o d e lg r o u p a b s t r a c t 椎问盘退行性病变的形态学变化及其生化改变 5 2l e v e l so fb l o o db i o c h e m i c a l ：s e r u mp r o t e i np o l y s a c c h a r i d e se l i s at e s tr e s u l t s s h o wt h a tt h em o d e lg r o u p ，s e r u mp r o t e i n ，p o l y s a c c h a r i d ec o n t e n td e c r e a s e dw i t h a g e ，a n d d i f f e r e n c e sb e t w e e nd i f f e r e n t m o n t h o l dg r o u ps i g n i f i c a n t l y t h e t r e a t m e n tg r o u pa n dp o s i t i v ec o n t r o lg r o u pd e c r e a s e dt h el e v e lo fs e r u mp r o t e i n p o l y s a c c h a r i d e sl i g h tt h a nt h em o d e lg r o u p ，p a r t i c u l a r l yi nt h et r e a t m e n tg r o u p t h eh i g h e s tp o l y s a c c h a r i d ec o n t e n to fs e r u mp r o t e i n 3t h em o l e c u l a rl e v e l ：t h ei m m u n o h i s t o c h e m i c a ls t a i n i n gm e t h o dt oo b s e r v e i l 1p ，t n f 一仅，m m p - 1 ，m m p 一3i nt h ed e g e n e r a t i o no fi n t e r v e r t e b r a ld i s ct i s s u e a n dc o n t e n to f c h a n g e ，g r o w t h a n dd e c l i n ew i t h a g e ，d i f f e r e n t - m o n t h o l d s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e ng r o u p s ，t h em o d e lg r o u po fw e s t e r nm e d i c i n e g r o u pm e d i c i n eg r o u pe x p r e s sh i g h e rt h a nn o r m a lg r o u pm o d e lh a ss i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s ，a n dt h em o d e lg r o u p ，m o r ee v i d e n to nd i s co ft r a d i t i o n a lc h i n e s e m e d i c i n eo ni n f l a m m a t o r yf a c t o r si nt h ed e g r a d a t i o no ft h ee n z y m ea n dt h e r ei s ac e r t a i nd e g r e eo fi n h i b i t i o ni n c r e a s e dr o l e c o n c l u s i o n 1 t h r o u g ht h em o d e lo ff e m a l eh a r t l e yg u i n e ap i g s n a t u r a ld e g e n e r a t i o no f a g i n g ，d y n a m i cc h a n g e si nt h es t r u c t u r eo fi n t e r v e r t e b r a l d i s ct i s s u ec a nb e o b s e r v e d ，e s p e c i a l l yt h en u c l e u sp u l p o s u sm o r p h o l o g y ，e y t o k i n e s a n db l o o d b i o c h e m i c a l c h a n g e s i t c a nb e t t e rs i m u l a t et h ep r i m a r yc h a n g ei nd i s c d e g e n e r a t i o n 2t h r o u g ht h ei n h i b i t i o no fi n f l a m m a t o r yf a c t o r d e g r a d i n ge n z y m ee x p r e s s i o n a n di n c r e a s e dp r o t e o g l y c a nc o n t e n t ，d u h u oj i s h e n gd e c o c t i o no fc h i n e s e m e d i c i n ec a ni m p r o v et h eb i o m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fi n t e r v e r t e b r a ld i s ca n d a d j u s ti t sm i c r o s t r u c t u r e f i n a l l ya c h i e v et h eo b j e c t i v eo fp r e v e n t i o na n dc u r eo f d i s cd e g e n e r a t i o n 6 独活寄生汤对h a r tl e y 豚鼠椎问盘退变早期干预的研究 英文缩略语( a b b r e v i a ti o n s ) 缩写词 i v d d 英文全称中文全称 i n t e r v e r t e b r a ld i s cd e g e n e r a t i o n 椎间盘退变 p g p r o t e o g l y c a n蛋白多糖 i l 一1 p t n f a m m p s i n t e r l e u k i n - 1 p白细胞介素11 3 t u m o rn e c r o s i sf a c t o r - a l - p h a肿瘤坏死因子a m a t r i xm e t a l l o p r t e i n a s e s 基质金属蛋白酶 m m p - 1m a t r i xm e t a l l o p r o t e i n a s e 一1 基质金属蛋白酶1 m m p 3 o d 0 a m a t r i xm e t a l l o p r o t e i n a s e 一3 基质金属蛋白酶一3 o p t i c a ld e n s i t y 0 s t e o a r t h r i t i s 光密度 骨性关节炎 文献综述l 椎问盘退行性病变的形态学变化及】生化改变 7 文献综述 椎间盘退行性病变的形态学变化及其生化改变 随着我国老龄化社会的到来，由i v d d 造成的颈、腰椎疾病日益构成对 人民健康的威胁，并严重影响患者的生活质量。研究发现，i v d d 不仅表现 为一系列组织形态学上的变化，而且表现为椎间盘基质生化组成与性质的系 统性改变【l 】。因此，i v d d 机制的研究，对于从根本上防止颈、腰椎疾病的 发生具有重要意义。 i v d d 是指椎间盘失去正常结构伴有进行性纤维化，表现为凝胶样髓核 丧失，髓核与纤维环原有清晰界线逐渐消失，纤维环板层粗糙和进行性纤维 化，最后出现裂隙及老年色素沉积【2 1 。 椎间盘为连接相邻两个椎体的纤维软骨盘，是富有弹性的软骨组织，由 髓核、纤维环和软骨终板构成。椎间盘的主要功能为承受压力、传导外力、 抗旋转、限制椎体间平移和维持椎体韧带解剖关系的稳定，其生物力学功能 与髓核基质的稳定和结构的完整有关【3 4 1 。 一形态学变化 ( 一) 软骨终板 软骨终板由与其他软骨细胞一样的圆形细胞构成。软骨终板在椎体上、 下各一个。其平均厚度为l m m ，在中心区更薄呈半透明状，位于椎体骺环 之内【5 1 。软骨终板与椎体骨终板相连，起着生长板的作用。骺环在成人为椎 体周围的骨皮质骨环，在青壮年时其作用为软骨源性生长带。在成人为纤维 环纤维附着固定处【6 j 。 软骨终板在自然退变中的形态学表现有软骨钙化和骨化、裂变和缺失 等。软骨终板在青少年时期就有潜在的软骨退变倾向，继而随着年龄的增长 逐渐出现退变，从而逐渐阻止了椎间盘的物质运输和营养运输过程，而营养 障碍是引发i v d d 的主要原因。 人类在2 岁时软骨终板就已开始退变，伴随着年龄的增长，软骨终板出 现细胞凋亡增加及钙化，细胞密度减低逐渐为骨组织取代，4 岁后软骨终板 8 独活寄生汤对h a r t l e y 豚鼠椎问盘退变早期干预的研究 几乎没有任何血管，椎间盘营养转运明显减少，髓核细胞群随之发生细胞凋 亡等变化，脊索细胞被更多的能适应无氧环境的软骨细胞和纤维母细胞所代 替，l o 岁时软骨终板已经成为一个无血管的组织，其椎间盘营养供应主要 来自于软骨终板的渗透【7 1 。软骨终板钙化的情况下，在远离纤维环边缘区就 可能出现硫酸阴离子的不足，而硫酸软骨素的下降是导致i v d d 的重要因素 之一，进而形成恶性循环。中年以后随着进一步病变发展，软骨终板可能出 现结构的紊乱和细微的裂纹，成为髓核突出的通道；软骨终板裂隙可增加椎 间盘水分的丢失。随着年龄增加，虽然椎间盘细胞凋亡的发生率明显增加， 但幸存的椎间盘细胞并非合成功能灭活，而是随着年龄老化和变性合成异常 的基质产物；如在纤维环的外层发现成簇的细胞位于修饰的簇内基质区，形 成绕细胞的球形基质或绕细胞簇的簇间基质修饰，基质的周围主要是i 、i i 、 i i i 和型胶原，甚至有的簇间基质区存在广泛的型胶原，这些异常的细胞 外结构与细胞外基质中已发生变化的蛋白一起对细胞外功能发挥重要的局 部调节作用，或介导其他可溶性因子的作用，使i v d d 加速哺j 。 ( 二) 纤维环 纤维环分为外、中、内三层，外层由胶原纤维带组成，细胞排列与分层 的纤维环方向一致 9 】。外层纤维环的细胞呈梭形，其细胞核呈雪茄形。内层 由纤维软骨带组成。内层纤维环细胞类似软骨细胞，呈圆形，同时不定形的 基质增加。中层为移行区。纤维环前侧和两侧部分最厚，近乎后侧部分的两 倍，后侧部分最薄。但一般亦有1 2 层纤维。外层纤维在两个椎体骺坏之间。 内层纤维在两个椎体之间。外、中层纤维通过s h a r p c y 纤维连于骺环。纤维 环后侧部分多为内层纤维，附着于软骨终板上。最内层纤维进入髓核内并与 细胞质相连。因此在最内层纤维与髓核之间无明显界限【l0 1 。 纤维环由纤维软骨，纤维成分占优势，排列成同心的环层，相邻的板层 中纤维排列呈相反的斜度而交叉，这种纤维排列和走向，可限制扭转活动和 缓冲震荡。纤维环周边部纤维穿入椎体骺环的骨质中，较深部的纤维附着于 透明软骨板，中心部的纤维与髓核的纤维互相融合。纤维环前部较后部宽， 板层间的间隙大，因此，髓核偏于椎间盘后部。脊柱的运动轴通过此部，由 于纤维环后部较薄，板层间的间隙小，板层密集，力量较弱，髓核易于向后 文献综述1 椎间盘退行性病变的形态学变化及其生化改变9 方突出。此种环状纤维最早出现变性，一般多于2 0 岁前后开始，早期为纤 维组织的透明变性、纤维增粗和排列紊乱，渐而出现周边撕裂，发生于纤维 环的一层或多层，其中更为多见的是外层纤维环的后外侧周边的撕裂，其病 变的程度和纤维断裂的方向与深度常和髓核的变性程度与压力的方向及强 度相一致【1 0 】。 ( 三) 髓核 出生时的髓核比较大而软，位于椎间盘中央，不接触椎体。髓核约占椎 间盘横断面的5 0 6 0 。髓核细胞形态各异。细胞核呈圆形。细胞可单 独存在，亦可呈6 个以上为一组【l 。在幼儿时，椎问盘内层纤维环包绕在脊 索细胞的周围。l0 岁后脊索细胞消失，仅有软而呈胶冻样的髓核。随着年 龄增长，胶原物质则被纤维软骨逐渐所取代。成人髓核由软骨样细胞【1 2 】分散 在细胞间质内。髓核位于椎间盘的中央区，高含水量的胶状物质，髓核的细 胞成分较少，主要是脊索细胞和软骨样细胞两种类型，髓核组织中含有p g 、 胶原纤维、无机盐和水，以及分散于其间的细胞成分。 椎间盘髓核组织对于维持椎间盘的正常功能十分重要，因为椎间盘髓核 细胞产生细胞外基质并不断地进行自我修复，更新与重塑，是椎间盘承受载 荷，分散应力，缓冲振荡的生物学基础【l 】。人在2 0 岁之后，椎间盘开始发 生退变，而退变的最早期表现就是髓核细胞数量与结构以及细胞外基质成分 的改变，从而导致椎间盘生物力学功能的变化而继发一系列的退行性病变因 此，研究椎间盘髓核细胞的形态学变化对于认识和理解i v d d 具有十分重要 的意义。 1 人出生后椎间盘随着年龄变化，其大小、血供、组成、基质及水的 含量发生变化。有研究表明，婴幼儿的椎间盘，形态学上具有坏死特征的髓 核细胞( 脊索细胞和软骨细胞) 不到2 ：青壮年时期超过5 0 ，老年人则在 8 0 以上【1 3 14 1 。坏死细胞的特点是细胞膜不完整，胞浆内空泡形成、颗粒 状物出现，细胞核碎裂。骨骼发育成熟后，i v d d 表现在活细胞数量下降， 尤其髓核中明显，坏死细胞的比率上升，基质及水的含量下降。髓核细胞总 数随年龄增长下降。在电镜下可以看到带“夹膜”的髓核细胞，数量从婴幼 儿的1 增加到老年人的9 0 以上，一般认为这种带“央膜”细胞的数量与 1 0 独活寄生汤对台a r t l e y 豚鼠椎问盘退变早期干预的研究 椎间盘的退变成正比。 腰椎间盘有两种细胞一脊索细胞和软骨细胞。一般认为脊索细胞来源于 原始脊索，多见于婴幼儿，至成人即少见或消失。脊索细胞的特点是细胞膜 反复交错呈多角形，胞浆内糖原排列紧密、分布广泛。脊索细胞的退变与年 龄的增长相关，研究显示【1 5 1 青少年组已有退变和数量减少，成人组只能见到 少数退变或坏死的脊索细胞，老年人组看不到脊索细胞。 出生后人类椎间盘的髓核组织经历了一种随时问而发生的慢性转化，新 生儿期的髓核是由富含空泡的脊索组织组成的脊索性髓核，脊索组织由一种 柔软的凝胶状基质包绕多核索状物和脊索细胞簇而成。随着年龄的增长在脊 索细胞数量逐渐减少的同时，髓核中出现软骨样细胞，并出现越来越多的胶 原纤维，脊索性髓核逐渐被包含软骨样细胞的纤维软骨性髓核所取代，在这 种髓核形态的转化过程中，软骨样细胞发挥了核心性的作用并最终成为成熟 或成年髓核的主要细胞类型【1 6 17 1 。 王卫明【1 8 】等人的实验证实在椎间盘老化和退变过程中，终板的软骨细胞 向髓核迁移，形成并向心性的沉积胶原纤维，脊索细胞退变消失最终完全被 软骨细胞取代；脊索性髓核向纤维软骨性髓核的转化是椎间盘为适应不断变 化的应力状态而发生的自然过程，然而这一自身结构的改建又不可避免地改 变了椎间盘的生物力学特征，在退变应力的反复作用下启动了i v d d 的各种 变化。 二i v d d 的生化改变 i v d d 首先由细胞外基质成分发生变化开始，主要表现为p g 合成减少、 含水量下降、胶原成分改变。 随着年龄的增长，椎间盘最突出的变化是细胞外基质内水分减少。胶原 纤维的类型也发生改变，髓核内的i i 型胶原逐渐被i 型胶原替代，椎间盘 的弹性和膨胀时的抵抗力减弱。腰椎间盘主要承受压力负荷，其胶原含量 较颈椎间盘低，p g 含量高。颈椎间盘活动范围较大，所以需要较丰富的胶 原【1 9 】。 ( 一) 蛋白多糖 在这过程中，基质蛋白多糖( p r o t e o g l y c a n ，p g ) 表现出明显的变化，其 文献综述l 椎问盘退行性病变的形态学变化及其生化改变 1 1 含量和成分的改变不但早于其病理形态学上的改变，并可直接导致椎间盘生 物力学功能的减退和丧失，甚至诱发脊柱不稳定的发生，导致一系列临床症 状的出现【2 0 1 。 p g 是维持椎间盘理化性质的重要分子，发生退行性变的椎间盘内p g 含量明显减少。p g 家族包括聚集蛋白聚糖、核心p g 、双糖链p g 、角膜硫 化p g 和基底膜p g 等许多分子，其中聚集蛋白聚糖起主要作用。聚集蛋白 聚糖分子与透明质酸结合形成大分子聚合体。带有大量负电荷的硫酸氨基葡 聚糖吸收大量水分子，形成水含量很高的胶冻状髓核结构。出生时聚集蛋白 聚糖主要与硫酸软骨素结合存在，而在成熟椎间盘内主要与硫酸角质素结 合。这表明硫酸软骨素可能是由脊索细胞合成的，而硫酸角质素可能是由间 质细胞合成的。由于葡萄糖醛酸是合成硫酸软骨素的基本元素，必须有氧代 谢才能生成，而硫酸角质素可以在缺氧条件下合成，说明椎问盘的代谢也随 着椎间盘血液供氧的消失逐渐适应了缺氧条件，聚集蛋白聚糖的合成向与硫 酸角质素结合的方向化。这种变化可以认为是椎间盘成熟过程的重要标志 【2 1 】 o 人出生6 个月时，5 0 的p g 分子在纤维环内与透明质酸结合形成聚合 体，在髓核中为3 0 。成熟以后，这种聚合体比例降到10 ，说明成熟的 椎问盘含有较多的非聚合p g t 2 2 2 3 1 。这种变化可以认为是聚集蛋白聚糖被蛋 白酶降解的结果，大量的降解后的聚集蛋白聚糖残留在椎间盘内，对椎问盘 的功能和退变产生影响。这些产物不能有效地扩散出去，长期残留在椎间盘 内可达2 0 年，从而引起椎间盘功能障碍和不可逆的临床表现。新生儿椎间 盘中聚合体比例较高，其结构与关节透明软骨中的结构非常相似，主要分布 在细胞表面。之后，其细胞合成的聚合体减少，并由于基质降解酶活性升高， 使聚合体分解增加，其p g 单体数目减少，其两聚糖( g l y c o s a m i n o g l y a n s ， g a g ) 链长度也明显缩短，继而变为较小的p g 分子，主要分布在细胞问质 中。由于核心蛋白结构中g l 区丢失明显，因此其不能形成新的聚合体【2 4 1 。 从g a g 种类看，在新生儿椎间盘中，髓核g a g 浓度明显高于纤维坏，9 0 以上为4 硫酸软骨素f 4c h o n d r o i t i n s u l p h a t e ，4c s ) ；成年后椎间盘各部( 包 括纤维环、髓核和软骨终板) g a g 总量明显下降，尤以髓核更为显著，并伴 有水分的丢失。在g a g 减少的过程中，4c s 不断丢失并转变为6c s ，k s 1 2 独活寄生汤对h a r t l e y 豚鼠椎问盘退变早期干预的研究 浓度增加，在6 0 - - 8 0 岁的老年人中，k s 可占g a g 总数的5 0 以上。k s 上升被认为是椎间盘细胞对c s 丢失的修复性反应，但由于c s 和k s 不同的 带电性质，k s 不能完全代偿c s 的丢失，从而造成水和椎间盘力学特征的 改变2 卯。k u r p e r 等嘶1 根据i v d d 时p g 大量而快速的降解提出把p g 的变化 作为i v d d 的早期生物学指标。小分子p g 主要存在于年轻人椎间盘纤维环 中，随着年龄的增长和椎间盘的退变，纤维环中的双链蛋白聚糖水平增加， 髓核中纤调蛋白聚糖下降，而核心p g 无明显变化。由于酶的作用，它们核 心蛋白两侧c s 和k s 链可被降解或丢失，转而以糖蛋白形式存在于老年或 退变椎间盘中，并随退变程度的增加而增加。 ( 二) 胶原 胶原是构成生物细胞间的框架对维持椎间盘的生物力学起着至关重要 的作用。目前已知正常椎间盘中主要含有i 、h 、i i i 、v 、等胶 原【2 7 】。涉及退变椎间盘的胶原有i 、i i 、i i i 、v 、x 、型胶 原，退变椎间盘比正常椎间盘多两种胶原和x 型胶原。 不同类型的胶原在椎间盘的分布是不一样的，而且不同部位胶原的含量 也是不同的，髓核中胶原约占其干重的1 5 2 0 ，软骨终板中胶原约占其 干重的6 6 ，纤维环中胶原约占其干重的5 0 6 0 【2 引，胶原的类型和分布 的不同又必然决定了胶原的功能不同。正常椎间盘中i 型和i i 型胶原是椎问 盘中主要的纤维性胶原，两者约占椎间盘胶原的8 0 左右。两种胶原呈放 射状相反方向的梯度分布，纤维环外层以i 型胶原为主，由外向内i 型胶原 逐渐减少，i i 型胶原逐渐增多，靠近髓核以i i 型胶原为主，髓核中心i i 型胶 原占主要部分，髓核中未见i 型胶原存在【2 9 1 。研究表明【3 0 1 胎儿和青少年的 椎间盘髓核中未发现i 型胶原，仅在成人的髓核中微量存在，而i i 型胶原髓 核中大量表达；纤维环中各个阶段均有i 型胶原存在，i i 型胶原有微量存在； 软骨终板中各期未发现i 型胶原，仅存在i i 型胶原。i 型胶原抗牵张能力强， 有组织修复功能代偿作用，是椎间盘承受压应力的主要功能胶原；i i 型胶原 可保持水分，承受和吸收传导压力的能力强，有形变能力【3 1 】。 当椎间盘发生退变时，整个椎间盘的i 型胶原持续上升，i l 型胶原一直 下 文献综述1 椎问盘退行性病变的形态学变化及其生化改变1 3 降，这是一个总的趋势。i 、i i 型胶原的含量发生改变，i 型胶原的含量逐渐 增加，髓核中i i 型胶原的含量减少并出现i 型胶原，此改变与i v d d 程度呈 正相关【3 2 1 。退变椎问盘中髓核胶原的变化最为明显，伴随