年龄因素对胶原的影响

椎间盘含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ、Ⅹ型……等15种不同类型的胶原，其中Ⅰ、Ⅱ型胶原的含量较高，纤维环中主要含Ⅰ型胶原，髓核中主要含Ⅱ型胶原。随着年龄的变化，Ⅰ/Ⅱ型胶原的比例发生改变，Ⅰ型胶原的含量逐渐增加，髓核中Ⅱ型胶原的含量减少，并出现Ⅰ型胶原。利用核酸分子杂交技术，分别以Ⅰ、Ⅱ型胶原的cDNA探针对胎儿、成人及病理椎间盘组织切片中的mRNA原位杂交发现：胎儿期，Ⅰ型胶原由纤维环的成纤维细胞活跃表达，纤维环偏外处表达最高，几乎所有细胞均有mRNA表达，纤维环内层近髓核处杂交信号弱。在髓核中，未见Ⅰ型胶原mRNA表达，而髓核中的软骨细胞和脊索细胞合成代谢旺盛，Ⅱ型胶原基因表达活跃。成人阶段，椎间盘髓核细胞出现Ⅰ型胶原杂交信号，Ⅰ型胶原成为纤维环和髓核胶原的主要成分。而此时髓核中Ⅱ型胶原基因表达趋于静止，髓核及纤维环均未见Ⅱ型胶原阳性杂交细胞，基因的变化使Ⅱ型胶原的合成代谢障碍。Antoniou等（1996）对12例不同年龄组脊柱（T12－S1）尸体标本软骨终板的Ⅰ、Ⅱ型胶原及蛋白多糖（PG）含量做了分析，发现：新生儿及2～5岁年龄组的Ⅰ、Ⅱ型前胶原的标志物以及蛋白多糖的标志物（846）明显高，随着年龄的增长逐渐减少；而老年组及椎间盘明显退变组，Ⅰ型前胶原再次明显增多。因此认为，生长期前胶原Ⅰ、Ⅱ型及蛋白多糖等基质成分合成增多；成年期，这种合成能力明显下降；椎间盘退变期，变性的Ⅱ型胶原合成再次增加，但椎间盘严重退变时，合成能力再一次下降。Nerlich等（1997）对47例0～86岁年龄段的尸体椎间盘连续组织切片，进行组织学观察及免疫组化染色观察，发现活氧张力（oxidative stress）的生化指标——CML（N－carbox methyllysin）在13岁时的髓核中出现，并随年龄增长而增多；成人中，不论是髓核还是纤维环，均广泛存在CML，CML阳性部位与椎间盘退变部位一致。髓核中CML出现后胶原发生相应改变：早期改变是Ⅱ型胶原减少，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原增多；青少年髓核中Ⅳ型胶原明显增多，这一特征均提示与椎间盘退变有关。一般说，20岁后椎间盘开始退变，CML的积累使髓核细胞的表型改变，而导致胶原成分改变。CML是与年龄相关的椎间盘退变的标志。Antoniou等研究了椎间盘细胞外基质的转换和形成，发现年轻人椎间盘基质合成与Ⅱ型胶原降解均活跃，而老化与成熟则与基质合成和Ⅱ型胶原降解减少相关联；变性椎间盘角蛋白及Ⅱ型原胶原合成减少，Ⅱ型胶原降解及Ⅰ型胶原合成增加。亦有报道在老化的椎间盘中出现了Ⅹ型胶原，其出现代表基质的修复和塑形。

随着年龄的增长，髓核逐渐出现纤维化，使髓核与纤维环倾向融合，髓核将所受压力均匀传递至纤维环的能力下降，髓核中胶原纤维的形成增加，这一增加是由于水和蛋白多糖含量下降所造成的。老化是与年龄有关的生物学改变，是一个退变过程，表现为生存力降低、组织脆性增加或其他组织物理特性的衰变。