金新蒙杨铁毅王雷

    (1.第二军医大学附属公利医院骨科，上海200135；2.上海交通大学附属第一人民医院骨科，上海200080)

    随着全球老龄化、生活方式及职业压力的变化，腰背痛的发病率越来越高。据估计，80%的人们在一生中会遭受各种形式的腰背痛，严重影响人类的健康[1]。尽管腰背痛的病因多种多样，但椎间盘退变已然成为慢性腰背痛的主要原因。目前椎间盘退变的基本机制尚未阐明，其退变的病理因素之一为纤维环的应力损伤，致使纤维环破裂、髓核突出[2]。在预防和治疗椎间盘退变中，纤维环的生物学作用越来越受到重视，修复和维持纤维环的完整性有着重要的意义。随着现代分子生物学、细胞工程学、基因工程技术的发展，退变纤维环生物治疗的方法已经得到初步发展，本文就目前纤维环退变机制及生物学治疗进行综述。

    1 纤维环退变的生物学机制

    1.1 解剖特点

    纤维环位于椎间盘的周缘部，由内、外层呈同心圆排列的纤维构成，内层是纤维软骨带，外层主要为胶原纤维。纤维环中心部位的纤维插入到终板软骨内，而外周部位的纤维锚定在椎骨上。内层纤维环占总径向厚度的50%，该层细胞呈圆形，至少有两个突起，突起无一定的方向性，主要是软骨细胞；外层纤维环内的细胞细长呈梭形，沿着胶原纤维的长轴分布，主要是纤维细胞[3]。内外层纤维环的化学组成成分也不同。内层纤维环包括Ⅰ型和Ⅱ型胶原蛋白，聚蛋白多糖存在于内外层纤维环内，而多聚糖和二聚糖主要存在于外层纤维环内。健康人类纤维环的含水量为50%，胶原蛋白占干重的70%，蛋白多糖占干重的10%，弹力蛋白占干重的2%[3]。从外层纤维环到内层纤维环，Ⅰ型胶原蛋白与Ⅱ型胶原蛋白的比例减少，蛋白多糖的含量增高。这一改变导致外层纤维环承受更多的拉力，髓核承受更多的压缩力[4]。胶原纤维的走行趋向于应力的方向，层内纤维平行排列，具有高度趋向性，层间纤维具有相反的斜度而相互交叉。在应力作用下外层纤维环可以发生再定向，从而改变其生物力学，提高其抗牵拉、抗压及抗扭转强度，降低纤维环的膨出率[5]。

    1.2 退变机制

    近年来，研究发现纤维环退变的发病机制与许多因素有关，如衰老、生物力学、营养障碍、遗传、免疫等。这些因素触发纤维环形态学特征发生改变，细胞功能异常、数量减少，细胞外基质合成下降、降解增多[6]。已有研究在退变椎间盘内发现细胞衰老的分子标志物，且细胞衰老加速与椎间盘退变相关。随着年龄的增长，纤维环细胞数量的减少、胞间距离变大使缝隙连接减少，从而导致细胞间的信号交流发生障碍 ......