腰椎间盘突出后重吸收机制的研究进展
2025-01-26 来源:中国矫形外科杂志

作者:南京中医药大学附属苏州市中医医院     来琪龙


腰椎间盘突出症(LDH)是引起腰腿痛和神经根性疾病的常见原因,也是腰椎退行性疾病的一种。Guinto等最早发现椎间盘突出后可能出现重吸收现象,而在国内,姜宏等于1998年首次探讨了这一现象及其临床意义。保守治疗LDH的方法越来越受到关注,包括卧床休息、药物治疗、物理治疗、硬膜外注射、腰椎牵引以及中药治疗等,这些方法不仅能缓解LDH相关症状,还能促进椎间盘突出部位的重吸收。而今,深入研究椎间盘突出后的重吸收机制的文章逐渐增多,本文就近年的研究进展作一综述。


易发生重吸收的类型


若椎间盘突出的比例超过50%,则将其定义为巨大型LDH。最近的研究表明,与其他类型的突出相比,巨大破裂型LDH的患者更容易发生突出组织的重吸收,且通过保守治疗也能获得满意的效果。这可能是因为,相对于其他类型的突出,巨大破裂型突出因其破裂的特性及与周围组织的直接接触,更易激发免疫反应和炎症途径,促进突出物的重吸收。在MRI上,巨大破裂型腰椎间盘突出的特征包括大量髓核组织通过破裂的纤维环进入椎管内,可表现为椎间盘组织的显著突出。纤维环的破裂导致其轮廓明显不连续,突出部分可能完全穿透纤维环,造成纤维环彻底破裂。硬膜囊及邻近神经根可能遭受显著压迫,MRI上可见硬膜囊形态改变、压缩,以及神经根位移或形态变化。此外,巨大的突出物可能导致更为明显的周围软组织炎症反应。在T2加权像中,突出的髓核组织信号低于相应节段脑脊液及脂肪信号,从而可更清晰地显示硬膜外脂肪、神经根和脊髓受压情况,表现为硬膜囊外脂肪移位或消失,神经根受压向背侧移位,硬膜囊变形等改变。


重吸收发生的特点


研究显示,腰椎间盘突出组织的重吸收与患者的病程和年龄密切相关。一项对55例巨大破裂型LDH患者的重吸收现象分析发现,重吸收多发生在30~49岁年龄组,且通常需要6个月以上时间。沈学强等通过对116例LDH患者进行二元逻辑回归分析,发现病程少于1年的患者重吸收的可能性更大,特别是KomoriC型(即椎间盘突出程度较高)的患者。此外,当椎间盘突出程度超过椎管直径的50%、突出组织在上下方向潜行游离距离超过上下椎体的50%、突出组织面积超过椎管面积的50%时,重吸收发生的概率显著增加。即表明,突出组织的大小也与重吸收发生的概率有关。在突出的髓核周围形成的新生血管和肉芽组织,在MRI的T2加权像上会呈现环形高信号,这种现象被称为“牛眼征”。马智佳等对35例接受保守治疗的LDH患者进行了超过1年的随访,结果显示,出现“牛眼征”的患者重吸收发生率显著高于未出现“牛眼征”的患者,表明“牛眼征”是预示重吸收可能性的有利因素。由此可见,LDH组织的重吸收受多种因素影响,常是多种因素共同作用的结果。


重吸收发生的机制


椎间盘突出重吸收的具体机制尚不完全清楚,但目前广泛认为它涉及多种生物过程的相互作用,包括新生血管形成、炎症反应、基质金属蛋白酶(MMPs)的合成与降解失衡、自身免疫反应以及组织脱水等。这些因素共同促进了椎间盘突出组织的重吸收,导致髓核突出物的溶解和消失。除了这些机制,最新研究还指出,细胞凋亡、细胞自噬、巨噬细胞的参与以及髓核再水化也对椎间盘突出的重吸收过程起着关键作用。


细胞凋亡的作用      通过调控细胞基因及其产物,诱使其发生程序性的死亡,这种过程被称为细胞凋亡。细胞凋亡的主要机制包括内源性(线粒体)和外源性(死亡受体)途径。内源性途径涉及线粒体膜电位的丧失和细胞色素C的释放,这些触发了半胱天冬酶的激活,最终导致细胞死亡。外源性途径则通过死亡受体的激活,如Fas和TNF受体,促进半胱天冬酶的激活和细胞凋亡。细胞凋亡不仅影响细胞自身的存活,还通过促进细胞外基质(ECM)的降解间接影响组织的重吸收。在细胞凋亡过程中,特定的半胱天冬酶得到激活,这些酶能够直接或间接分解ECM的组成成分,如胶原蛋白和弹性蛋白。这种降解作用导致组织的物理结构破坏,为重吸收提供了物理路径。凋亡细胞释放的信号和细胞内容物能够吸引和激活周围的免疫细胞,如巨噬细胞和中性粒细胞。这些细胞释放的炎症因子(如IL-1β、TNF-α)和酶(如MMPs)进一步促进了ECM的降解。此时的炎症因子不仅促进免疫细胞的招募,还能激活组织内的成纤维细胞等,促使它们分泌更多的MMPs,加速ECM的分解。凋亡细胞通过释放凋亡诱导因子,如Fas配体,能够与周围细胞上的Fas受体相互作用,促进这些细胞的凋亡,从而使突出椎间盘组织内的髓核细胞减少或消失。这种细胞间的信号传递可以扩大凋亡反应,加速组织的重塑和重吸收。凋亡细胞还可以通过释放的信号分子影响周围细胞的行为,在某些情况下,细胞凋亡过程可以激活邻近细胞的自噬机制。细胞自噬作为一种细胞内降解途径,能够帮助细胞清除损伤的细胞器和蛋白质,对于维持细胞内环境的稳定和组织的重吸收至关重要。


细胞自噬的作用     在人体内,细胞自噬可以分为巨自噬、伴侣介导的自噬和微自噬,而重吸收中主要涉及的是巨自噬。细胞自噬的主要目的是将细胞器与细胞内物质重新吞噬吸收,其分子机制也被逐渐证明,目前已经有约35种细胞自噬相关基因(ATG)以及PI3KC3、Beclin-1、JNK/p38等信号通路被发现。随着对细胞自噬研究的深入,有研究者认为,细胞自噬在椎间盘突出后的髓核重吸收中发挥了重要作用。细胞自噬具有高度诱导性,研究表明,当细胞受到一些不利因素的刺激,线粒体会自动释放一些凋亡因子诱导细胞死亡,而此时细胞可以启动自噬,清除受损的线粒体,从而避免凋亡和坏死。髓核细胞也可以通过自噬来延缓细胞的衰老死亡,从而能够延缓椎间盘的退行性改变,为重吸收现象的发生提供有利条件。但同时,过度的细胞自噬会导致细胞凋亡的诱发,引起细胞自噬性死亡,产生对机体不利的影响。因此,细胞自噬的具体机制仍有待明确,如何准确把控细胞自噬的发生仍需进一步研究。


巨噬细胞的作用     巨噬细胞是椎间盘突出重吸收过程中最重要的免疫反应参与者。巨噬细胞被招募到LDH区域的首要机制是通过化学趋化因子,如单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、白细胞介素-8(IL-8)、巨噬细胞炎性蛋白-1α(MIP-1α)、胸腺基质淋巴生成素(TSLP)等。这些因子由受损的椎间盘细胞或已经存在的免疫细胞分泌,形成梯度,吸引巨噬细胞迁移到受损区域。巨噬细胞通过其表面的特定受体,如CC基序趋化因子受体(MCP-1的受体),识别这些化学趋化因子,引导其向炎症区域迁移。研究显示,巨噬细胞在LDH区域产生促炎因子和抗炎因子。促炎因子促进炎症反应和组织降解,而抗炎因子有助于限制炎症损伤并促进组织修复。因此,巨噬细胞可根据其功能分为M1(促炎)和M2(抗炎或修复)两种表型。M1型巨噬细胞通过产生促炎细胞因子,如:肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和MMPs参与组织降解,而M2型巨噬细胞则通过分泌生长因子和抗炎细胞因子(如IL-10)促进组织修复和重吸收。


巨噬细胞分泌的炎症因子不仅直接参与炎症反应,还通过激活基质金属蛋白酶(如MMP-3、MMP-9)来促进椎间盘组织的分解。MMPs是一类结构相似的锌依赖性内肽酶家族,是细胞外基质重要的降解酶类之一。研究表明,巨噬细胞被招募到LDH区域后,通过识别受损椎间盘组织释放的信号被激活。这些巨噬细胞释放一系列炎症因子,炎症因子绑定到目标细胞(如软骨细胞和其他免疫细胞)表面的受体后,激活一系列信号传导途径,包括核因子κB(NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径。这些途径的激活导致转录因子的激活,它们进入细胞核,促进MMPs基因的表达。随着MMPs基因表达的增加,MMPs(特别是MMP-3、MMP-9和MMP-13)被转录和翻译为蛋白质,然后从细胞中分泌出来。这些酶专门负责分解椎间盘的胶原蛋白和蛋白多糖等基质组分。因此,根据以上机理,有学者提出了保炎治疗:即避免使用非甾体抗炎药和类固醇,利用自然的炎症愈合过程,而不是抑制炎症,有利于重吸收的发生,对于急性期的LDH患者有效。


巨噬细胞在新血管形成中也起到关键作用。Ko⁃bayashi等通过对切除的椎间盘标本进行超微结果分析发现,新生血管周围存在许多巨噬细胞。研究表明,巨噬细胞分泌的血管内皮生长因子(VEGF)与血管内皮细胞表面的特定受体(如VEGFR-1和VEGFR-2)结合,激活信号传导途径,促进内皮细胞的增殖。VEGF还促进新血管的分枝和成熟,包括周围平滑肌细胞和外周细胞的招募,这些细胞环绕在内皮细胞外围,使新血管稳定和成熟。新生血管为重吸收和修复区域提供必要的营养和氧气,同时帮助清除废物和炎症产物。


髓核再水化的作用    椎间盘的髓核由大量水分和蛋白多糖组成,这些物质帮助椎间盘承受压力和维持弹性。随着年龄的增长或由于受伤,髓核可能会失水,导致椎间盘退化。然而,近来有研究显示,椎间盘在退变或损伤后,髓核能够一定程度上恢复其水分含量和功能,这种现象被称为髓核再水化。髓核的再水化有助于恢复椎间盘的正常生物力学性能,包括其高度和弹性。髓核再水化通过改善椎间盘内部的营养供应状况,促进受损细胞的修复和再生。水分的增加有助于提高营养物质和代谢废物的交换效率,为椎间盘细胞提供必要的生长因子和营养物质,从而提升细胞的健康状态和活力,间接影响椎间盘突出部位的重吸收。同时,水化状态的改善有助于稳定细胞外基质,抑制炎症介质的过度释放,减少炎症细胞的聚集,从而减轻椎间盘周围的炎症反应。总之,髓核再水化有助于创造有利于椎间盘突出物重吸收的环境。改善的生物力学性能和细胞代谢条件促进了椎间盘细胞的修复和再生,同时减轻的炎症反应降低了进一步组织损伤的风险,共同促进了突出物的自然重吸收过程。


小结与展望


有众多实践表明,首选中医药等非手术治疗LDH是安全有效的。保守治疗具有创伤小、费用低廉、患者普遍接受度高等优势。当然,若保守治疗过程中出现症状进行性加重或马尾综合征等表现,应当尽快手术治疗,避免延误病情。随着对腰椎间盘突出物重吸收研究的不断深入,重吸收现象发生的机制、影响因素等日趋明朗。尽管对相关机制尚未形成统一意见,但血管化因素、自身免疫反应、细胞凋亡、细胞自噬等已成为大部分研究的共识。临床工作中,可依据患者突出程度、病程并结合影像学检查等初步评估突出椎间盘发生重吸收的可能性,以适时选择最适合患者的治疗方案。总之,如何对重吸收进行客观化、量化评估,构建完善的预测评价体系,将是未来研究的重点。


来源:中国矫形外科杂志2025年1月第33卷第2期

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