椎间盘退变对胶原的影响

椎间盘退变时，Ⅰ型胶原的含量增加，纤维环中Ⅰ/Ⅱ型胶原之比升高，髓核由于蛋白多糖（PG）及水分的减少，胶原含量相对增加，并且髓核中出现Ⅰ型胶原。Ⅰ型胶原的出现，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，使髓核吸收震荡和变形能力减弱。

尽管纤维环中Ⅰ型胶原的含量较高，但由于形成在早期阶段，加之蛋白酶的降解作用，使纤维环胶原纤维的力学强度降低，这种变化主要发生在胶原含量最低的纤维环的后外侧区，这是椎间盘后外侧区容易突出的原因。

近年来，对退变椎间盘微量胶原类型的分布有了初步认识。Ⅲ型胶原由纤维细胞合成，分布于细胞周围，Ⅳ型胶原在突出的椎间盘的纤维环及髓核中含量明显降低，它所具有的保护软骨细胞作用丧失，加之髓核细胞的凋亡，不能合成Ⅱ型胶原。导致椎间盘主胶原比例失调。Nerilch（1998）采用免疫组化方法研究退变椎间盘中各型胶原的分布规律，认为Ⅱ型、Ⅸ型胶原在正常的髓核及内层纤维环中存在，轻度退变的椎间盘中，Ⅱ、Ⅸ型胶原增加，椎间盘显著退变时，Ⅱ、Ⅸ型胶原明显减少；Ⅲ、Ⅸ型胶原均显著增加，Ⅴ型胶原轻度增加，以上诸型胶原的变化与退变椎间盘的修复有关。退变的椎间盘除了总胶原含量相对增加及Ⅰ型/Ⅱ型胶原比例发生改变外，非还原性胶原共价交联亦增加。同时免疫荧光研究发现退变椎间盘在蛋白多糖周缘区出现了与网状结构纤维形成有关的Ⅲ型胶原纤维。大量研究表明，突出椎间盘Ⅰ型胶原含量增加，纤维环Ⅰ型/Ⅱ型胶原比例升高，突出髓核中出现Ⅰ型胶原，使其吸收震荡和变形的能力降低。突出纤维环Ⅰ型胶原含量虽然增加，但这些胶原在电镜下显示处于形成的早期阶段，同时由于分解酶致可溶性增加，胶原降解加速，严重影响其强度，使应力分布不均，集中到胶原含量低的后外侧引起纤维环破裂和髓核突出。纤维连接素片断可以刺激细胞产生金属蛋白酶、细胞分裂素和抑制基质的合成。Oegema（2000）研究发现：退变椎间盘的纤维连接素水平升高，多数断裂成为片断，提示椎间盘细胞对环境的改变发生了应答，说明细胞的蛋白水解酶活性的增强产生了纤维连接素片断，并且进一步导致基质的降解。Boos等（1997）发现Ⅹ型胶原在明显退变的椎间盘中表达，但表达的机制尚不清楚，有待于从细胞生物学行为方面深入探讨。