椎体终板参与腰椎间盘退变机制及临床意义的研究进展（一）

随着对椎间盘退行性改变的了解不断加深，椎体终板作为椎间盘的重要组成部分，受到了研究者越来越多的关注。椎体终板位于椎间盘头尾两端，是椎间盘和椎体的连接部分。终板在椎间盘和椎体的松质骨之间形成一个结构边界，承担了椎间盘内因负载出现的静水压力，并防止压力较高的椎间盘结构突入疏松多孔的椎体松质骨。椎体终板具有营养椎间盘和传递应力的重要作用，终板对腰椎间盘的正常生理状态以及病理性改变有着显著影响。椎体终板的衰老和退行性改变，能够显著影响椎间盘的生物力学和营养供应状态，成为腰椎退变进程中的重要影响因素。现结合国内外新进研究进展，对腰椎终板退变与椎间盘退变，终板形态学和生物力学特性，以及终板的临床意义综述如下。

终板退变与椎间盘退变

终板退变及其影响因素：腰椎终板为中央菲薄凹陷，边缘隆起形成环状骨突的薄层样结构，由软骨终板和骨性终板组成。骨性终板并非皮质骨，而是由密集的松质骨骨小梁叠加融合形成的多孔层状结构，骨性终板中存在大量孔隙，中央区域较多，边缘相对较少；同时，终板中央的髓核区域较薄，在外周区域较厚。终板的这一结构特征为其作为椎间盘的营养通路提供了解剖基础。终板退变受多种因素影响，机械刺激、代谢改变和体内激素水平均能够影响终板退变进程。近年来，关于机械应力对软骨终板细胞代谢的影响受到越来越多的关注。Hee等研究了脊柱的压缩负荷对兔的终板退行性改变影响，表明压缩负荷导致终板内血管袢容积减少；而去除压缩负荷能够促使软骨终板的细胞外基质再生和血管袢容积恢复。Honda等认为作用于软骨的过高机械载荷能够减少软骨细胞外基质中的大分子，如蛋白多糖和II型胶原的产生，从而改变软骨细胞代谢，影响软骨的退变进程；同时，作用于软骨的过高循环拉伸载荷能够直接诱导软骨细胞基质金属蛋白酶(MMPs)基因表达，造成MMPs与基质金属蛋白酶组织抑制因子(TIMPs)失衡，其已被证明是细胞外基质降解的原因，软骨终板内的细胞外基质减少可能是软骨终板退变的促进因素。Xiao等表明间歇性循环机械张力(ICMT)能够通过激活体内NuclearFactor-κB信号通路，促进软骨终板退变的发生。Xu等研究了ICMT诱导的软骨终板钙化过程，其结果显示ICMT诱导终板软骨细胞的钙化过程进展，ICMT作用导致软骨细胞ankh基因和TGF-β1基因表达下降，I型胶原蛋白、X型胶原蛋白、骨钙素和骨桥蛋白的mRNA表达上升，这些进程加速了软骨钙化的发生。

雌激素水平对骨及软骨的代谢调节作用已被广泛认识。既往研究讨论了雌激素对终板退行性改变的影响，表明绝经后的雌激素缺乏可能影响终板结构，加速椎间盘退行性改变，目前有观点认为，绝经后少量补充雌激素可能对腰椎退行性疾病产生保护性影响。绝经后女性的椎间盘退变和椎间盘突出程度均大于同年龄段男性，而在绝经前这一趋势相反，研究者认为相对雌激素缺乏可能通过直接刺激椎间盘细胞和间接改变椎体骨髓灌注来加速绝经后妇女的椎间盘退变。动物研究表明，雌激素减少导致的骨密度降低对于软骨终板钙化的进展有促进作用，且与软骨终板血管容积减少相关；骨密度降低及其相关的终板钙化以及进一步导致的软骨终板血管容积减少，是椎间盘退变的促进因素。研究者认为雌激素能够通过细胞上的雌激素受体影响软骨细胞代谢。雌激素水平改变引起的软骨终板的变性可能是椎间盘退变的致病因素之一。另一方面，炎症介质也在终板退变过程中发挥作用。炎症介质通路已被证明参与体内多种退行性改变进程，研究发现NLRP3/caspase-1/IL-1b通路在退行性改变的终板中出现上调，在软骨终板退变中扮演重要角色。

终板渗透与椎间盘退变：椎间盘是人体内最大的无血管组织，其营养供应和代谢依赖于两个途径：软骨终板－髓核(CEP-NP)通路和纤维环(AF)外周通路。软骨终板的营养通路是椎间盘的重要营养来源，终板的退行性改变显著影响椎间盘的生理状态和退行性改变进程。Iwahashi等讨论了尼古丁对椎间盘退变的影响，应用兔模型皮肤吸收尼古丁，使其血液浓度达到110ng/ml并维持8周，解剖发现该组兔的软骨终板内血管袢数量较对照组兔明显减少；同时，相应的椎间盘内蛋白多糖合成减少，表明终板内血管袢的营养支持作用对椎间盘的内环境具有显著影响。在脊柱退变进程中，椎间盘、椎体终板以及椎体骨髓的退行性改变是一个整体，其间具有紧密联系。

椎间盘由内侧的髓核，外侧的纤维环以及头尾两端的终板构成，髓核中存在大量硫酸化糖胺聚糖和II型胶原。椎间盘退变的初始阶段即出现蛋白多糖和II型胶原的减少及其导致的髓核含水量下降。目前对于终板退变作用于椎间盘的具体机制尚存在争议。目前的观点认为，随着衰老和终板退行性改变，终板出现钙化，通过性降低，进而阻断终板对椎间盘的营养通路，导致椎间盘细胞不足以分泌和维持健康的细胞外基质，从而加速椎间盘退变。而有研究者提出，骨性终板硬化并不影响其物质交换功能。Rodriguez等进行的尸体研究发现，随着年龄增加和退变进展，标本的椎体终板的孔隙密度和渗透率出现上升，同时椎间盘内髓核细胞密度也出现升高；然而，髓核细胞合成糖胺聚糖(GAG)的能力下降，因此，作者认为是髓核细胞的功能减低导致了椎间盘退行性改变的发生，而非先前认为的终板物质交换功能减弱导致椎间盘退变。该研究者的进一步研究表明，终板钙化并不会阻断营养通路，椎间盘的营养障碍可能由细胞功能减低或终板血管密度下降所引起。近年来的观点认为，椎间盘退变可能是由终板退变、椎间盘应力改变、椎间盘细胞代谢改变，及其它多种因素共同作用的结果。

来源

中国骨与关节杂志2019年6月第8卷第6期