椎间盘突出症的神经病理学

（一）突出的腰椎间盘压迫神经根的部位及方式

腰神经根从硬膜发出后斜向外向下绕椎弓根下出各自的椎间孔。如骶1神经根发出点位于腰5椎弓根下缘与腰5骶1椎间盘上缘之间，其外侧有腰5神经根走行，骶1神经根发出后斜向外下，越过腰5/骶1椎间盘及骶1椎体后上缘入骶1椎间孔；腰5神经根发自腰4/5椎间盘及其上下缘水平，斜向外下方从腰5椎间孔发出；腰4及以上的神经根皆发自相应的上一节段的椎间盘之下、椎弓根内侧，并沿椎弓根的内下方出相应的椎间孔。突出的椎间盘可压迫或刺激神经根的起始段，或硬膜发出处，或将离开硬膜囊进入单独神经根鞘的马尾神经，而且突出的椎间盘常常影响下一个椎间孔的神经根，甚至更下一个椎间孔的马尾神经。如腰4/5椎间盘突出时，常侵及腰5神经根的发出处，致使腰5神经根受累，临床上出现小腿前外侧及足背区感觉减弱，背伸肌力及趾背伸肌力减弱；腰5/骶1椎间盘突出时，常侵及骶1神经根的起始段，致使骶1神经根受累，临床上出现足背外侧及小腿后侧感觉减退，足跖屈肌力减弱，跟腱反射减弱或消失；如突出的椎间盘累及更多的骶神经，则会产生鞍区麻木、直肠或膀胱括约肌的功能障碍。

（二）腰椎间盘突出导致神经根性疼痛的病理学机制

突出的腰椎间盘除直接突入椎体形成Schmorl结节或椎间盘经骨突出到前纵韧带下一般不产生临床症状外，其余主要向后外侧及后侧突入椎管，侵及后纵韧带、腹层硬膜囊、神经根及马尾神经，产生一系列的腰腿痛症状及体征。但腰椎间盘突出症所引起的神经根性疼痛的机制目前尚不清楚。

自1934年Mixter和Barr最早介绍采用椎板切除术和椎间盘切除术治疗腰椎间盘突出症后，神经根的机械性压迫曾一直被认为是腰椎间盘突出症所引起的神经根性疼痛的唯一的病理因素。但是，临床上神经根的机械压迫不能满意地解释椎间盘突出体积及对神经根压迫程度与患者疼痛程度不符的现象。一些病例的病变组织结构或形态学的改变程度与疼痛或者失能水平并不相符合，这就说明椎间盘突出所引起的神经根性疼痛的机制极其复杂。目前主要有3种学说。

1．机械压迫学说　在机械性压迫因素中，根据受压神经根变形特征的不同又将其分成“压迫性机制（接触区域的局部压迫）”和“牵张性机制（接触区域的神经根牵张性压迫）”，这两种机制可以分别存在，也可以同时并存。神经根在机械压迫下变形或张力增高所造成的神经纤维、相邻组织及神经内血管等均受压而产生机械性变形，因而导致了神经根组织的损伤、缺血、代谢异常等，最终引发神经根功能的改变，主要表现为两种形式：①神经的功能降低，可出现感觉障碍、肌力减退及反射减弱等；②神经根组织过敏，即神经根组织容易被进一步的一般性的机械性的刺激所激动，从而神经根可产生异位的脉冲，这可能与疼痛的产生有关。上述观点属于所谓的“机械性压迫学说”。

2．化学性神经根炎学说　神经根的机械性压迫对引起疼痛虽起重要作用，但并不能完全解释临床上所有的椎间盘源性的疼痛和体征。临床上有一些神经根压迫性疾病，即使在未解除压迫的情况下，给予非甾体类消炎药（non－steroidal anti－inflammatory drugs，NSAIDs）或行局部神经根阻滞治疗，其症状可以减轻或消失；这种情况提示除神经根机械压迫因素之外，炎症因素也是不可忽视的。对脊神经根的结构研究表明，脊神经根缺少像周围神经所具有的由明显的神经鞘膜所构成的神经束膜和神经外膜，由于神经根没有神经束膜这一化学屏障作用，因此极易产生化学性神经炎。

有研究指出：正常神经根在受压时并无疼痛发生，只有炎症的神经根在受压时才引发疼痛。而手术证实，椎间盘突出附近的神经根常有充血、水肿、炎症等变化。有人认为这是因神经根受压后出现血液循环障碍，静脉回流受阻，表现为神经根的充血、水肿，呈现出无菌性炎症的改变，而炎症提高了疼痛的敏感性。磷脂酶A2（PLA2）是局部组织炎症的启动物质，它可水解炎症部位细胞膜的磷脂，而产生花生四烯酸、前列腺素E等一系列具有强烈致炎和致痛作用的代谢产物。Sall认为PLA2启动或引起疼痛的机制有以下3个方面。首先，PLA2是一种强大的致炎物质，能兴奋纤维环内的伤害感受器（nociceptive receptor）；其次，它从椎间盘释放后，通过酶解作用能直接破坏神经根的神经细胞膜磷脂；再者，通过PLA2作用，花生四烯酸从细胞膜磷脂上释放出来，通过级联反应继而生成白三烯和前列腺素E等炎性介质，引起继发性神经根炎。研究显示腰椎间盘突出症患者椎间盘髓核中PLA2活性显著高于自身血液中和健康人椎间盘髓核中活性水平，其腰腿痛程度与突出椎间盘髓核中PLA2活性明显相关。研究认为，肿瘤坏死因子－α（TNF－α）是在触发和维持神经源性疼痛过程中的一个重要而关键性的病理因子，它可促进PLA2的释放。硬膜外给以TNF－α刺激可诱发神经行为的改变，产生痛觉过敏等坐骨神经痛的症状，而用TNF－α的抗体处理后则可以减轻痛觉过敏的程度。对突出髓核中的炎性细胞因子是通过何种途径影响神经根的，研究证实：在变性的椎间隙内，神经根和髓核之间存在着一种特定的通道。髓核中的糖蛋白和β－蛋白质对神经根及周围组织有强烈的化学刺激性，同时又能刺激周围组织释放大量的组胺，缓激肽，前列腺素E1、E2及白三烯等炎性物质。大多数研究表明，由髓核释放的炎症介质导致纤维环外层伤害感受器由静止状态而转为激活或致敏，从而又可进一步促进神经肽释放，如P物质（substance protein）、降钙素基因相关蛋白（calcitonin gene related protein，CGRP）和血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）等，这些物质存在于背根节中，参与神经源性神经肽介导的炎症反应，包括引起血管扩张、血浆渗出、诱导肥大细胞释放组织胺等，这些炎症反应可以造成神经根的痛觉过敏。研究认为，神经根结构特点及一些神经根的继发性改变如神经根炎症、神经根营养障碍（缺血）等，可能是神经根性疼痛产生因素中不可忽视的重要环节。

3．椎间盘自体免疫学说　椎间盘髓核组织是人体内最大的无血管的封闭结构组织，髓核组织被纤维环包裹与血液循环隔绝而与周围毫无接触，因而具备自身抗原的基础。当椎间盘损伤或病损后，髓核突破纤维环或后纵韧带的包围，在其修复过程中有新生血管长入髓核组织，髓核组织便成为抗原，机体在这种持续的抗原刺激下，就产生抗原抗体免疫反应，进而导致根性炎症。Gertzbein等使用淋巴细胞转化试验或白细胞游动抑制试验的方法，在腰椎间盘突出症患者中检测到细胞免疫反应的存在，提示椎间盘自身免疫是导致椎间盘突出症神经症状产生的另一重要因素。李青等通过对不同类型突出的腰椎间盘组织进行免疫组化检查发现，突出腰椎间盘组织中存在着免疫复合物（immune complex，IC）的表达，并认为IC的存在很可能是椎间盘源性下腰痛及坐骨神经痛的重要病生基础之一。于杰等通过对文献进行综述认为，椎间盘突出可导致机体的免疫学异常和局部慢性炎症的发生，这些异常的免疫学机制和炎症反应可以导致椎间盘突出后神经根性疼痛的产生或加重。