颈椎黄韧带光电镜结构和胶原含量的增龄变化及其意义
作者：宋红星 杨敏杰 刘淼 王民
单位：西安医科大学第一临床医学院骨科，西安 710061
关键词：黄韧带；颈椎病；组织学；胶原含量；增龄变化
中国老年学杂志000518摘 要 目的 研究颈椎黄韧带光电镜结构和胶原含量的增龄变化及其临床意义。方法 对比观察胎儿、婴幼儿、成人、老年人及颈椎病患者颈椎黄韧带的光电镜结构，并用Woessner法测定其胶原含量。结果 胎儿组黄韧带中弹性蛋白稀少，外周无或仅有极少量的短微原纤维。婴幼儿组弹性蛋白增多，外周已出现短微原纤维，结构与成人组接近。老年人组弹力纤维减少，胶原纤维增多，且变性、钙化，此改变在患者组更明显、更广泛。从胎儿组、婴幼儿组到成人组，胶原含量逐渐增高，尤其是患者组显著增高(P<0.05)。结论 比较黄韧带的形态结构，胎儿与成人不同，婴幼儿已接近成人；随增龄，黄韧带出现退行性变，此改变明显时，可导致或加剧颈椎管狭窄。
, http://www.100md.com
The aging changes of the micro-and ultrastructures and the contents of collagen in the cervical ligamentum flavum and its clinical significance
Shong Hongxing,Yan Mingjie,Liu Miao
(The 1st Clinical Hospital of Xi'an University of Medical Sciences,Xi'an 710061)
Abstract：Objective To study the micro-and ultrastructures and the collagen contents in cervical ligamentum flavum.Methods The micro-and ultrastructures of ligamentum flavum in C5～6 and C6～7 were observed in five groups of fetuses,infants,adults,elderly and patients with cervical spinal stenosis with the contents of collagen in these ligaments determined by Woessner's method.Results In the groups of fetuses,elastin consisting the elastic fibers were fewer,with no or quite thin peripheral layer of microfibris. In the groups of infants. Quantities of elastin were more than that of the fetuses groups with thin peripheral layer of microfibris. These structures were similar to that of the adults groups. In the groups of old people,cervical ligamentum flavum showed decrease of the elastic fibers and proliferation of the collagen fibers,with fibrotic changes and calcification. These changes were more severe in the groups of spinal stenosis patients.Conclusions Structures of ligamentum flavum in the fetuses groups were different from that of the adult groups. Structures of ligamentum flavum in the infants groups were similar to that of the adults groups. The ligamentum flavum showed degeneration,affer aging and may cause or aggravate cervical spinal stenosis.
, http://www.100md.com
Key words Ligamentum flavum Cervical spondylosis Histology Contents of collagen Aging changes
颈椎病病因仍不很清楚，已知黄韧带退变为病因之一，特别在颈椎管狭窄症的发病因素中占重要地位。然而有关黄韧带的形态学研究资料很少，缺乏系统的对比研究〔1〕。目前尚未见有关胎儿、婴幼儿黄韧带的超微结构研究报道；至于黄韧带的生物化学研究资料则更缺乏，目前尚未见有学者对黄韧带中的胶原含量进行定量研究。本文通过观察胎儿、婴幼儿、成人、老年人及颈椎病患者不同年龄组颈椎黄韧带的光电镜结构，并测定其胶原含量，以了解不同年龄阶段颈椎黄韧带光电镜结构和胶原含量的变化，探讨颈椎黄韧带退变的病理、生物化学特点，为颈椎病病因学提供有价值的资料。
1 材料与方法
1.1 取材 收集胎儿、婴幼儿、成人、老年人及颈椎管狭窄症患者颈椎黄韧带标本，除老年人组3例外均为10例，平均年龄分别为28 w、6个月、27岁、62岁、58岁。前三组取自新鲜尸体，在死后1～6 h内取材，后二组在颈椎后路椎板减压术、单开门椎管扩大成形术中取材，取材部位均在C5～6、C6～7椎板间中央部。
, http://www.100md.com
1.2 光电镜标本的制备与观察 光镜标本按常规固定、包埋，HE、间苯二酚染色。电镜标本按常规处理、染色，为很清晰地显示弹力纤维和胶原纤维，本实验在常规染色前加用1%鞣酸块染(弹力纤维的特殊染色)。
1.3 胶原含量测定
1.3.1 方法 切下的黄韧带组织烘干后研磨成粉、称重，丙酮脱脂，自然干燥。用Woessner法〔2〕测定黄韧带干粉中羟脯氨酸及胶原含量(mg/g干粉)。主要试剂有羟脯氨酸(Sigma)、木瓜蛋白酶(Merk)。
1.3.2 统计学处理 各组间数据以均数±标准差(x±s)表示，以t检验法进行统计学处理。
2 结 果
2.1 颈椎黄韧带光电镜结构 颈椎黄韧带主要由弹力纤维组成，其间有少量的胶原纤维，细胞数目很少，为成纤维细胞或纤维细胞，各组黄韧带的形态结构各具特点。
, http://www.100md.com
胎儿组黄韧带结构较疏松，弹力纤维直径较细，有些呈带状，由无定形的均质状物和纵行排列的微纤维组成，呈均匀的灰淡色(图1)。有些仅有稀少的弹性蛋白沉积，呈不规则形，外周无短微原纤维，电子密度很低。胶原纤维多数平行排列，上有清晰的周期性横纹。成纤维细胞较多(图2)。婴幼儿组黄韧带结构较胎儿组致密，弹力纤维直径较粗，中央弹性蛋白较多，外周已出现短微原纤维。细胞多为成纤维细胞。
弹力纤维中弹性蛋白少，外周短微原纤维极少(×6 000)
图1 胎儿黄韧带
弹力纤维仅有稀少的弹性蛋白，外周无短微原纤维(×8 000)
图2 胎儿黄韧带
, 百拇医药
弹力纤维中央为弹性蛋白核心，外周为一层短微原纤维(×10 000)
图3 成人黄韧带
弹力纤维溶解，胶原纤维断裂，细胞退变坏死(×10 000)
图4 患者黄韧带
成人组黄韧带呈现典型的弹力致密结缔组织的结构特点，主要由弹力纤维组成。弹力纤维中央由大量无定形的均质状弹性蛋白和微纤维组成，电子密度较低；外周为短微原纤维，电子密度较高，呈短丛毛状。细胞数量很少，为纤维细胞(图3)。
老年人组黄韧带出现变性、钙化，弹力纤维减少，胶原纤维增多，纤维排列紊乱，偶可见到纤维细胞。
患者组黄韧带持续出现大片的纤维变性区，弹力纤维肿胀、溶解、变细、断裂，边界模糊不清，内部电子密度明显减低且不均匀，外周短微原纤维减少或消失。有些区域弹力纤维很少甚至消失。胶原纤维则增多，排列相当紊乱，稀疏不一，肿胀、断裂。在纤维变性区，细胞数量增多，且多为功能旺盛的成纤维细胞，也见到退变坏死的细胞(图4)。
, http://www.100md.com
黄韧带中细胞计数显示从胎儿组、婴幼儿组、成人组到老年人组细胞数量逐渐减少；而从老年人组到患者组细胞数目又增多。
2.2 胶原含量测定 见表1。
表1 各组黄韧带中胶原含量(
±s) 分组
n
羟脯氨酸(mg/g干粉)
胶原(mg/g干粉)
胎儿组(a)
10
44.78±3.57
, http://www.100md.com 344.2±27.45
婴幼儿组(b)
10
46.96±3.57
361.1±27.45
成人组(c)
10
47.29±4.99
363.7±38.37
患者组(d)
10
56.19±3.99
, 百拇医药
432.1±30.68
注：b与a、c与b比较P>0.05，d与c比较P<0.05；老年人组因标本太少，未列入表内
3 讨 论
3.1 黄韧带结构的增龄变化及其意义 有关胎儿、婴幼儿黄韧带的光镜结构研究报道极少，电镜结构研究则未见报道。根据本观察，胎儿组黄韧带中弹力纤维的形态结构与成人不同，弹性蛋白稀少，外周无或仅有极少量的短微原纤维。推测这是发育早期的不成熟的弹力纤维〔3〕。胶原纤维排列整齐，上有清晰的周期性横纹，可确认为胶原纤维。婴幼儿组黄韧带中弹力纤维发育较成熟，其形态结构已接近成人组。成人组黄韧带主要由发育成熟的弹力纤维组成，这是其能发挥重要生理功能的结构基础。它使黄韧带在相邻椎体间传递拉伸载荷，并维持脊柱的稳定；另外，它使黄韧带具有“预张力”，当脊柱后伸时，不致使黄韧带发生皱褶而凸入椎管内，压迫脊髓〔4〕。老年组黄韧带出现了退变，弹力纤维减少，胶原纤维增多。但此退变较轻，属生理性，50岁以上者可出现。患者组黄韧带弹力纤维减少，出现了更明显、更广泛的变性、钙化，胶原纤维则代偿性增生。Yoshida〔5〕还发现患者黄韧带可出现软骨化生、骨化，但我们未见到，可能与取材有关：因钙化多见椎板间部，而骨化则多见于椎板附着部。这些严重的退变可引起黄韧带弹性下降且肥厚，并使其“预张力”减小，当颈椎过伸时，肥厚的黄韧带就会出现皱褶而凸进椎管，压迫颈髓，这在椎管已发生狭窄的老年人中更明显。
, 百拇医药
通过细胞计数发现从胎儿至婴幼儿细胞数量减少，反映了从胎儿至婴幼儿由于迅速生长发育，韧带基质成份增多，而细胞相对减少的情况。至成年期，黄韧带发育成熟，成纤维细胞转变为纤维细胞，此期细胞代谢减慢且数量减少。到了老年期，出现了生理性退变，细胞数目减少。而患者的黄韧带由于出现了明显的变性、破坏，成纤维细胞又代偿性增生，以修复病变。
3.2 黄韧带胶原含量的增龄变化及其意义 从胎儿组、婴幼儿组、成人组到患者组，胶原含量逐渐增高，这从生物化学角度支持了形态学的观察结果。尤其是患者组胶原含量显著增高(P<0.05)，推测此改变是弹力纤维退变后继发引起的代偿性增生性反应，这正是黄韧带肥厚的主要原因〔6〕。
目前对黄韧带的生物化学，包括分子生物学的研究很缺乏，而此方面研究对揭示黄韧带退变的机理意义较大，值得进一步研究。 作者简介：宋红星，男，34岁，主治医师，博士，研究方向：脊柱外科及骨关节病
, 百拇医药
参考文献
1，Yahia LH,Garzon S,Strgknowsky H et al.Ultrastructure of the human interspinous ligament and ligamentum flavum:A preliminary study.Spine，1990；15：262
2，Woessner JR.The determinitation of hydroxyproline in tissue and protein samples containing small proportions of this amino acid.Acta Biochem Biophy，1961；93：440
3，Postacchini F,Gumina S,Cinotti G et al.Ligamenta flava in lumbar disc herniation and spinal stenosis.Spine，1994；19：917
, http://www.100md.com
4，戴力扬，杜晓冰.黄韧带的组织学观察及其临床意义.中华外科杂志，1994；32：410
5，戴力扬.颈椎黄韧带钙化症.中华骨科杂志，1994；14：5
6，Yoshida M,Shima K,Tamiguchi Y et al.Hypertrophied ligamentum flavum in lumbar spinal canal stenosis:Pathogenesis and morphologic and immunohistochemical observation.Spine，1992；17：1353
收稿日期：1999-06-09, http://www.100md.com
单位：西安医科大学第一临床医学院骨科，西安 710061
关键词：黄韧带；颈椎病；组织学；胶原含量；增龄变化
中国老年学杂志000518摘 要 目的 研究颈椎黄韧带光电镜结构和胶原含量的增龄变化及其临床意义。方法 对比观察胎儿、婴幼儿、成人、老年人及颈椎病患者颈椎黄韧带的光电镜结构，并用Woessner法测定其胶原含量。结果 胎儿组黄韧带中弹性蛋白稀少，外周无或仅有极少量的短微原纤维。婴幼儿组弹性蛋白增多，外周已出现短微原纤维，结构与成人组接近。老年人组弹力纤维减少，胶原纤维增多，且变性、钙化，此改变在患者组更明显、更广泛。从胎儿组、婴幼儿组到成人组，胶原含量逐渐增高，尤其是患者组显著增高(P<0.05)。结论 比较黄韧带的形态结构，胎儿与成人不同，婴幼儿已接近成人；随增龄，黄韧带出现退行性变，此改变明显时，可导致或加剧颈椎管狭窄。
, http://www.100md.com
The aging changes of the micro-and ultrastructures and the contents of collagen in the cervical ligamentum flavum and its clinical significance
Shong Hongxing,Yan Mingjie,Liu Miao
(The 1st Clinical Hospital of Xi'an University of Medical Sciences,Xi'an 710061)
Abstract：Objective To study the micro-and ultrastructures and the collagen contents in cervical ligamentum flavum.Methods The micro-and ultrastructures of ligamentum flavum in C5～6 and C6～7 were observed in five groups of fetuses,infants,adults,elderly and patients with cervical spinal stenosis with the contents of collagen in these ligaments determined by Woessner's method.Results In the groups of fetuses,elastin consisting the elastic fibers were fewer,with no or quite thin peripheral layer of microfibris. In the groups of infants. Quantities of elastin were more than that of the fetuses groups with thin peripheral layer of microfibris. These structures were similar to that of the adults groups. In the groups of old people,cervical ligamentum flavum showed decrease of the elastic fibers and proliferation of the collagen fibers,with fibrotic changes and calcification. These changes were more severe in the groups of spinal stenosis patients.Conclusions Structures of ligamentum flavum in the fetuses groups were different from that of the adult groups. Structures of ligamentum flavum in the infants groups were similar to that of the adults groups. The ligamentum flavum showed degeneration,affer aging and may cause or aggravate cervical spinal stenosis.
, http://www.100md.com
Key words Ligamentum flavum Cervical spondylosis Histology Contents of collagen Aging changes
颈椎病病因仍不很清楚，已知黄韧带退变为病因之一，特别在颈椎管狭窄症的发病因素中占重要地位。然而有关黄韧带的形态学研究资料很少，缺乏系统的对比研究〔1〕。目前尚未见有关胎儿、婴幼儿黄韧带的超微结构研究报道；至于黄韧带的生物化学研究资料则更缺乏，目前尚未见有学者对黄韧带中的胶原含量进行定量研究。本文通过观察胎儿、婴幼儿、成人、老年人及颈椎病患者不同年龄组颈椎黄韧带的光电镜结构，并测定其胶原含量，以了解不同年龄阶段颈椎黄韧带光电镜结构和胶原含量的变化，探讨颈椎黄韧带退变的病理、生物化学特点，为颈椎病病因学提供有价值的资料。
1 材料与方法
1.1 取材 收集胎儿、婴幼儿、成人、老年人及颈椎管狭窄症患者颈椎黄韧带标本，除老年人组3例外均为10例，平均年龄分别为28 w、6个月、27岁、62岁、58岁。前三组取自新鲜尸体，在死后1～6 h内取材，后二组在颈椎后路椎板减压术、单开门椎管扩大成形术中取材，取材部位均在C5～6、C6～7椎板间中央部。
, http://www.100md.com
1.2 光电镜标本的制备与观察 光镜标本按常规固定、包埋，HE、间苯二酚染色。电镜标本按常规处理、染色，为很清晰地显示弹力纤维和胶原纤维，本实验在常规染色前加用1%鞣酸块染(弹力纤维的特殊染色)。
1.3 胶原含量测定
1.3.1 方法 切下的黄韧带组织烘干后研磨成粉、称重，丙酮脱脂，自然干燥。用Woessner法〔2〕测定黄韧带干粉中羟脯氨酸及胶原含量(mg/g干粉)。主要试剂有羟脯氨酸(Sigma)、木瓜蛋白酶(Merk)。
1.3.2 统计学处理 各组间数据以均数±标准差(x±s)表示，以t检验法进行统计学处理。
2 结 果
2.1 颈椎黄韧带光电镜结构 颈椎黄韧带主要由弹力纤维组成，其间有少量的胶原纤维，细胞数目很少，为成纤维细胞或纤维细胞，各组黄韧带的形态结构各具特点。
, http://www.100md.com
胎儿组黄韧带结构较疏松，弹力纤维直径较细，有些呈带状，由无定形的均质状物和纵行排列的微纤维组成，呈均匀的灰淡色(图1)。有些仅有稀少的弹性蛋白沉积，呈不规则形，外周无短微原纤维，电子密度很低。胶原纤维多数平行排列，上有清晰的周期性横纹。成纤维细胞较多(图2)。婴幼儿组黄韧带结构较胎儿组致密，弹力纤维直径较粗，中央弹性蛋白较多，外周已出现短微原纤维。细胞多为成纤维细胞。
弹力纤维中弹性蛋白少，外周短微原纤维极少(×6 000)
图1 胎儿黄韧带
弹力纤维仅有稀少的弹性蛋白，外周无短微原纤维(×8 000)
图2 胎儿黄韧带
, 百拇医药
弹力纤维中央为弹性蛋白核心，外周为一层短微原纤维(×10 000)
图3 成人黄韧带
弹力纤维溶解，胶原纤维断裂，细胞退变坏死(×10 000)
图4 患者黄韧带
成人组黄韧带呈现典型的弹力致密结缔组织的结构特点，主要由弹力纤维组成。弹力纤维中央由大量无定形的均质状弹性蛋白和微纤维组成，电子密度较低；外周为短微原纤维，电子密度较高，呈短丛毛状。细胞数量很少，为纤维细胞(图3)。
老年人组黄韧带出现变性、钙化，弹力纤维减少，胶原纤维增多，纤维排列紊乱，偶可见到纤维细胞。
患者组黄韧带持续出现大片的纤维变性区，弹力纤维肿胀、溶解、变细、断裂，边界模糊不清，内部电子密度明显减低且不均匀，外周短微原纤维减少或消失。有些区域弹力纤维很少甚至消失。胶原纤维则增多，排列相当紊乱，稀疏不一，肿胀、断裂。在纤维变性区，细胞数量增多，且多为功能旺盛的成纤维细胞，也见到退变坏死的细胞(图4)。
, http://www.100md.com
黄韧带中细胞计数显示从胎儿组、婴幼儿组、成人组到老年人组细胞数量逐渐减少；而从老年人组到患者组细胞数目又增多。
2.2 胶原含量测定 见表1。
表1 各组黄韧带中胶原含量(
±s) 分组n
羟脯氨酸(mg/g干粉)
胶原(mg/g干粉)
胎儿组(a)
10
44.78±3.57
, http://www.100md.com 344.2±27.45
婴幼儿组(b)
10
46.96±3.57
361.1±27.45
成人组(c)
10
47.29±4.99
363.7±38.37
患者组(d)
10
56.19±3.99
, 百拇医药
432.1±30.68
注：b与a、c与b比较P>0.05，d与c比较P<0.05；老年人组因标本太少，未列入表内
3 讨 论
3.1 黄韧带结构的增龄变化及其意义 有关胎儿、婴幼儿黄韧带的光镜结构研究报道极少，电镜结构研究则未见报道。根据本观察，胎儿组黄韧带中弹力纤维的形态结构与成人不同，弹性蛋白稀少，外周无或仅有极少量的短微原纤维。推测这是发育早期的不成熟的弹力纤维〔3〕。胶原纤维排列整齐，上有清晰的周期性横纹，可确认为胶原纤维。婴幼儿组黄韧带中弹力纤维发育较成熟，其形态结构已接近成人组。成人组黄韧带主要由发育成熟的弹力纤维组成，这是其能发挥重要生理功能的结构基础。它使黄韧带在相邻椎体间传递拉伸载荷，并维持脊柱的稳定；另外，它使黄韧带具有“预张力”，当脊柱后伸时，不致使黄韧带发生皱褶而凸入椎管内，压迫脊髓〔4〕。老年组黄韧带出现了退变，弹力纤维减少，胶原纤维增多。但此退变较轻，属生理性，50岁以上者可出现。患者组黄韧带弹力纤维减少，出现了更明显、更广泛的变性、钙化，胶原纤维则代偿性增生。Yoshida〔5〕还发现患者黄韧带可出现软骨化生、骨化，但我们未见到，可能与取材有关：因钙化多见椎板间部，而骨化则多见于椎板附着部。这些严重的退变可引起黄韧带弹性下降且肥厚，并使其“预张力”减小，当颈椎过伸时，肥厚的黄韧带就会出现皱褶而凸进椎管，压迫颈髓，这在椎管已发生狭窄的老年人中更明显。
, 百拇医药
通过细胞计数发现从胎儿至婴幼儿细胞数量减少，反映了从胎儿至婴幼儿由于迅速生长发育，韧带基质成份增多，而细胞相对减少的情况。至成年期，黄韧带发育成熟，成纤维细胞转变为纤维细胞，此期细胞代谢减慢且数量减少。到了老年期，出现了生理性退变，细胞数目减少。而患者的黄韧带由于出现了明显的变性、破坏，成纤维细胞又代偿性增生，以修复病变。
3.2 黄韧带胶原含量的增龄变化及其意义 从胎儿组、婴幼儿组、成人组到患者组，胶原含量逐渐增高，这从生物化学角度支持了形态学的观察结果。尤其是患者组胶原含量显著增高(P<0.05)，推测此改变是弹力纤维退变后继发引起的代偿性增生性反应，这正是黄韧带肥厚的主要原因〔6〕。
目前对黄韧带的生物化学，包括分子生物学的研究很缺乏，而此方面研究对揭示黄韧带退变的机理意义较大，值得进一步研究。 作者简介：宋红星，男，34岁，主治医师，博士，研究方向：脊柱外科及骨关节病
, 百拇医药
参考文献
1，Yahia LH,Garzon S,Strgknowsky H et al.Ultrastructure of the human interspinous ligament and ligamentum flavum:A preliminary study.Spine，1990；15：262
2，Woessner JR.The determinitation of hydroxyproline in tissue and protein samples containing small proportions of this amino acid.Acta Biochem Biophy，1961；93：440
3，Postacchini F,Gumina S,Cinotti G et al.Ligamenta flava in lumbar disc herniation and spinal stenosis.Spine，1994；19：917
, http://www.100md.com
4，戴力扬，杜晓冰.黄韧带的组织学观察及其临床意义.中华外科杂志，1994；32：410
5，戴力扬.颈椎黄韧带钙化症.中华骨科杂志，1994；14：5
6，Yoshida M,Shima K,Tamiguchi Y et al.Hypertrophied ligamentum flavum in lumbar spinal canal stenosis:Pathogenesis and morphologic and immunohistochemical observation.Spine，1992；17：1353
收稿日期：1999-06-09, http://www.100md.com