椎间盘的发生与发育

胚胎发育至第10周，节间动脉血液供应最远部分的生骨节仍保持分化状态。生骨节致密区向头端生长部分及两个前肋骨椎体之间为较疏松的间充质，分化为软骨终板和纤维环。脊索原为一实体性索状结构，随着胚胎的发育，生骨节细胞迁移和软骨性椎体的形成，被软骨性椎体所包绕的一段脊索内的脊索组织不断被压挤迁移至椎间，形成髓核。此外，原始椎间盘周围的间充质还分化为脊柱周围的韧带。

1．髓核　人出生后随年龄增长髓核的大小、血液供应、组织学结构及基质和水的含量均不断发生变化。随着原始椎体内脊索细胞向椎间迁移，椎体逐渐发育，椎间盘中的脊索组织则逐渐增多，胚14d椎间盘的原基为节段性的细胞群，16d脊索形成了一连串的膨大。胚第7．5周脊索组织已较多。在第10周时已分化成的梭形纤维母细胞排列在发育中的髓核周围，其中间部分连于上下软骨性椎体间。在胚胎第18周由于髓核向外扩张，髓核继续增大，纤维环向四周膨出。纤维环的内层细胞向中心生长，形成髓核的纤维性部分。而椎体内的脊索则退化、消失；但有的脊索的残余可长期存留于椎体内，残余的脊索有时会发生肿瘤，称为脊索瘤。髓核在胎儿后期及婴儿时期生长很快，在黏液性间质内有分散存在或成团的脊索细胞，随着年龄增长脊索细胞逐渐减少。有研究表明，婴幼儿椎间盘的髓核，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%，青壮年时期可超过50%，老年人则在80%以上。

随着研究的深入和方法的改进，有关椎间盘特别是髓核的发育及其影响因素的研究有了较大进展。大量研究证明，许多细胞因子参与髓核细胞的增殖和基质的合成。如转化生长因子β1（TGF－β1）、胰岛素样生长因子－1（IGF－1）等。Thompson等证实TGF－β1可以促进体外培养的椎间盘组织中蛋白多糖的合成，而且TGF－β1对于髓核及过渡区的作用要比对纤维环的作用强。龙厚清采用免疫组织化学及原位杂交技术，对从胎儿到成熟期的正常椎间盘、退变期及突出的椎间盘中TGF－β1蛋白合成和基因表达分布规律及其细胞来源进行跟踪研究，结果显示胎儿椎间盘脊索细胞和类软骨细胞TGF－β1mRNA呈强表达，阳性率为94．3%，随胎龄增加其表达越来越多地集中在髓核区。生长期椎间盘中软骨样细胞和成纤维细胞呈阳性表达，阳性率为87．5%。成熟退变期低于胎儿期，阳性率仅为37．4%。因此认为，胎儿期、生长期和破裂型突出的椎间盘组织可产生内源性TGF－β1，提示TGF－β1可能是腰椎间盘发育、生长和修复及退变过程中的重要调节因子。TGF－β1可能在椎间盘发育和分化特别是髓核的分化成熟过程中发挥调节作用。TGF－β1还能够刺激间充质细胞向类软骨细胞分化，并促进未分化和分化早期的软骨细胞增殖，刺激Ⅱ型胶原和蛋白多糖的合成。

2．纤维环　纤维环来自髓核周围的间充质。胚第10周时，髓核周围的纤维母细胞（成纤维细胞）不断合成纤维和基质。由于髓核向外扩张，纤维环向四周膨出，纤维环内层向中心生长，形成髓核中的纤维成分。第18周椎间盘的脊索细胞增殖，纤维软骨性纤维环分化明显，并初步显示出分层结构。在生后，这些纤维成分是髓核生长的主要来源：①脊索组织，是胚胎时期髓核的主要成分；②纤维环内层，是出生后髓核的主要来源，这种髓核的双重来源，是成人髓核与纤维环之间缺乏清晰界限的组织学基础。

在椎间盘的发育过程中，不同年龄的不同椎间盘发育速度不一。Taylor 1975年报道，胸8和腰4的生长曲线基本相似，胸椎间盘的高度从出生后6个月～8岁无明显增加，而椎间盘的高度在2岁前缓慢增长。2～7岁时椎间盘发育较快，并且椎体出现双凹现象。长期卧床的病儿，尽管椎体的高度可正常，但腰4、5椎间盘却明显变薄，而且低位椎体和椎间盘的前后径也比正常儿童短。2岁前椎间盘的横径生长较快，2岁后矢状径生长较快，3～4岁腰4、5椎间盘生长快，生长速度无明显性别差异。Antoniou等通过对不同年龄时期椎间盘中细胞和基质成分的测定，认为20岁以前的椎间盘处于生长期。

3．软骨终板　椎骨的发生方式属软骨内成骨，即生骨节的间充质细胞分裂增生形成软骨性椎体，随着椎体骨化中心的出现，在椎体上、下表面形成环状骺，环状骺表面的薄层软骨分化为软骨终板，相当于长骨的骺软骨，是椎骨加长的结构基础。

椎间盘的生长发育，从幼儿开始行走到性成熟期，细胞活性增加与脊柱的生理性负荷增加有着密切的关系。