骨質(zhì)疏松與椎間盤(pán)退變對(duì)椎體軟骨終板損傷影響的大鼠實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、背景：
　　 骨質(zhì)疏松癥與椎間盤(pán)退變疾病是困擾中老人身心健康的常見(jiàn)疾病。兩種疾病均可引起腰背部疼痛，日常活動(dòng)受限，導(dǎo)致生活質(zhì)量下降，增加傷殘率和死亡率。骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少，骨強(qiáng)度降低為主要特征的多因素疾病，嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松常常會(huì)導(dǎo)致骨折發(fā)生，其中以脊柱骨折最常見(jiàn)。在我國(guó)現(xiàn)有骨質(zhì)疏松癥患者8400萬(wàn)人，約占總?cè)丝诘?.6％。骨質(zhì)疏松癥好發(fā)于女性，女性絕經(jīng)后的骨質(zhì)疏松癥發(fā)生率隨著年齡增長(zhǎng)不斷增高:50-59歲為30％，60-7

2、0歲為70％，75歲以上則高達(dá)80％，由此引起的骨折發(fā)生率為20％，死亡率為15％-30％，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。老年化是脊柱退行性變的主要原因，脊柱的退變主要包括椎間盤(pán)的退變，關(guān)節(jié)突的退變以及椎體自身的退變。其中椎間盤(pán)的退變是脊柱退變的始動(dòng)因素和主要表現(xiàn)。影響椎間盤(pán)退變的因素很多:病理性的壓力負(fù)荷、營(yíng)養(yǎng)供給途徑的破壞、炎癥因素等是幾種常見(jiàn)的原因。軟骨終板的彌散功能是椎間盤(pán)營(yíng)養(yǎng)供給的重要途徑，終板損傷必然會(huì)引起營(yíng)養(yǎng)供給障礙，導(dǎo)致椎間盤(pán)

3、退變。
　　 臨床上常?？梢园l(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥與脊柱退行性病變共存的情況，嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松癥易引起植入物松動(dòng)，往往導(dǎo)致脊柱退變疾病的外科內(nèi)固定治療效果不佳。脊柱退行性病變是骨關(guān)節(jié)退行性病變的一種。流行病學(xué)調(diào)查研究顯示:在四肢關(guān)節(jié)中，骨關(guān)節(jié)退行性病變與骨質(zhì)疏松癥之間具有明顯的負(fù)相關(guān)性。但是在脊柱中，兩種疾病的相互關(guān)系并不確定。有限元研究證實(shí)，椎體骨小梁的疏松程度與椎間盤(pán)退變之間應(yīng)該相互匹配。早期的研究認(rèn)為椎間盤(pán)退變多發(fā)生于高密度的椎骨，

4、椎間盤(pán)退變程度與椎體骨質(zhì)疏松程度具有明顯的負(fù)相關(guān)性。也有學(xué)者持有不同意見(jiàn):骨小梁越稀疏，椎間盤(pán)退變?cè)絿?yán)重。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，模擬絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松可以導(dǎo)致椎間盤(pán)退變的發(fā)生，骨質(zhì)疏松所引起的軟骨終板改變可能是椎間盤(pán)退變發(fā)生的重要因素。
　　 軟骨終板是一層附著于椎體上、下表面的透明軟骨，是椎間盤(pán)營(yíng)養(yǎng)供給途徑的重要組成部分。椎間盤(pán)作為人體中最大的無(wú)血供組織，其營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)主要依靠上、下軟骨終板的彌散作用。軟骨終板的損傷或破壞往往會(huì)導(dǎo)致椎間盤(pán)退

5、變的發(fā)生。在正常人體中，軟骨終板隨著年齡的增長(zhǎng)而逐漸變薄并發(fā)生鈣化。尸體標(biāo)本研究也證實(shí)，終板的損傷程度與椎間盤(pán)退變之間具有明顯的量化關(guān)系。有學(xué)者報(bào)道:椎間盤(pán)退變動(dòng)物模型中往往伴隨終板細(xì)胞的凋亡和鈣化;異常的應(yīng)力負(fù)荷也會(huì)導(dǎo)致終板細(xì)胞的凋亡和鈣化加速。骨質(zhì)疏松癥會(huì)導(dǎo)致骨的微結(jié)構(gòu)改變、強(qiáng)度降低，椎體承受壓力負(fù)荷的能力下降。在這種情況下，終板必然需要承擔(dān)更多的負(fù)荷，從而加速終板的損傷和鈣化，并最終導(dǎo)致椎間盤(pán)退變的發(fā)生。
　　 骨質(zhì)疏松癥

6、與椎間盤(pán)退變之間的關(guān)系較為復(fù)雜，目前的研究論述主要集中于臨床資料的回顧和分析，混雜因素較多，得出結(jié)論往往有所偏倚。需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的動(dòng)物模型來(lái)研究骨質(zhì)疏松與椎間盤(pán)退變的相互關(guān)系，并就兩種疾病之間相互作用的方式進(jìn)行探討。
　　 目的：
　　 1.分析動(dòng)靜力失衡大鼠頸椎退變模型中不同節(jié)段的椎間盤(pán)退變程度，并比較各節(jié)段包括軟骨終板的形態(tài)和椎間盤(pán)的組織學(xué)。
　　 2.建立一種骨質(zhì)疏松復(fù)合椎間盤(pán)退變的動(dòng)物模型。利用該模型分

7、析骨質(zhì)疏松與椎間盤(pán)退變對(duì)終板形態(tài)學(xué)改變的影響。
　　 方法：
　　 1.分析動(dòng)靜力失衡大鼠頸椎退變模型對(duì)節(jié)段的影響。
　　 選取24只3月齡雌性SD大鼠隨機(jī)分為模型組（14只）和對(duì)照組（10只）。模型組的大鼠橫向切斷頸背部肌肉以及韌帶，包括橫向切斷頸夾肌，頭、頸、寰最長(zhǎng)肌，頸髂肋肌與頭半棘肌，切除C2-C7棘上和棘間韌帶，制備動(dòng)靜力失衡的頸椎退變模型。于術(shù)后12、18和24周分三次取大鼠頸椎標(biāo)本。標(biāo)本取材后進(jìn)行顯

8、微CT掃描以及番紅O快綠染色。利用顯微CT測(cè)量C4/C5、C5/C6、C6/C7三個(gè)節(jié)段的椎間高度，計(jì)算上述節(jié)段頭尾側(cè)的終板磨損率，取椎間盤(pán)頭尾側(cè)軟骨終板磨損率的平均值作為該節(jié)段椎間盤(pán)的終板磨損率。并對(duì)各節(jié)段椎間盤(pán)退變程度進(jìn)行組織學(xué)評(píng)分。
　　 2.建立一種新型的復(fù)合動(dòng)物模型，分析骨質(zhì)疏松與椎間盤(pán)退變對(duì)終板形態(tài)學(xué)改變的影響。
　　 56只3月齡雌性SD大鼠隨機(jī)分為3個(gè)實(shí)驗(yàn)組（骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組、單純退變組、單純骨質(zhì)疏松組

9、）和1個(gè)正常對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組每組14只，正常對(duì)照組每組10只。通過(guò)橫向切斷大鼠頸背部肌肉與韌帶制備椎間盤(pán)退變模型;采用雙側(cè)卵巢切除的方法制備骨質(zhì)疏松模型。分別于術(shù)后12、18和24周分三次處死動(dòng)物，取大鼠頸椎和脛骨標(biāo)本。使用顯微CT掃描大鼠脛骨標(biāo)本和頸椎標(biāo)本C6/C7節(jié)段，分別檢測(cè)脛骨平臺(tái)下方和C6椎體骨質(zhì)疏松程度。于頸椎正中矢狀位片，測(cè)量C6/C7椎間高度。使用顯微CT中的IPL程序，分離C6、C7椎體，獲取C6/C7椎間盤(pán)頭尾側(cè)軟骨終

10、板圖像。利用IPP軟件，計(jì)算C6尾側(cè)和C7頭側(cè)軟骨終板磨損面積率（缺損范圍占整個(gè)軟骨終板面積的比率）最后取C6/C7椎間盤(pán)，石蠟包埋切片，行番紅O快綠染色，進(jìn)行組織學(xué)評(píng)分。
　　 結(jié)果：
　　 1.分析動(dòng)靜力失衡大鼠頸椎退變模型中節(jié)段因素的影響。
　　 12周時(shí)，C6/C7椎間盤(pán)最早出現(xiàn)明顯的椎間高度降低。其中模型組C6/C7椎間高度為0.547±0.054mm，對(duì)照組0.637±0.005 mm，兩者之間差異有

11、統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，而其它節(jié)段未見(jiàn)明顯高度降低。18周時(shí)，模型組C5/C6節(jié)段也開(kāi)始出現(xiàn)明顯的高度降低，均低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。顯微CT掃描結(jié)果證實(shí):模型組頸椎節(jié)段越高，終板磨損出現(xiàn)的越晚，磨損程度也較輕。我們利用IPP軟件計(jì)算各個(gè)節(jié)段椎間盤(pán)頭尾側(cè)軟骨終板磨損率，取兩者的平均值作為該節(jié)段椎間盤(pán)的終板磨損率。12周時(shí)，模型組各節(jié)段頭、尾側(cè)軟骨終板磨損率與對(duì)照組均無(wú)明顯差異(P＞0.05)。18周時(shí)，模型組C

12、6/C7、C5/C6椎間盤(pán)軟骨終板磨損率均顯著高于對(duì)照組的相應(yīng)節(jié)段(P＜0.05)。術(shù)后12周實(shí)驗(yàn)組各個(gè)節(jié)段椎間盤(pán)評(píng)分（C4/C5:7.8±0.5; C5/C6:8.0±0.8; C6/C7:8.3±1.0）均顯著高于對(duì)照組（C4/C5:5.0±0.1;C5/C6:5.7±0.6; C6/C7:5.3±0.6）(P＜0.05)。術(shù)后24周，模型組C4/C5組織學(xué)評(píng)分為11.5±1.0，C5/C6為11.8±1.0，而C6/C7為12.8

13、±0.8。在各個(gè)時(shí)間上，終板磨損綠率與椎間盤(pán)組織學(xué)評(píng)分均有明顯的相關(guān)性(12周:r=0.60, P＜0.01;18周:r=0.76, P＜0.01;24周:r=0.71, P＜0.01)。
　　 2.建立一種新型的復(fù)合動(dòng)物模型，分析骨質(zhì)疏松與椎間盤(pán)退變對(duì)終板形態(tài)學(xué)改變的影響。
　　 術(shù)后12周，骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組和單純骨質(zhì)疏松組的脛骨和椎體均發(fā)生了明顯的骨質(zhì)疏松，骨體積分?jǐn)?shù)（BV/TV）和骨小梁相對(duì)數(shù)目(Tb.N)均明顯

14、低于單純退變組和正常對(duì)照組(P＜0.05)。結(jié)果表明在卵巢切除術(shù)后12周，大鼠即出現(xiàn)明顯的骨質(zhì)疏松表現(xiàn)。顯微CT掃描發(fā)現(xiàn)在術(shù)后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組與單純退變組C6/C7椎間盤(pán)頭、尾側(cè)軟骨終板均可見(jiàn)明顯磨損，終板缺損部位以椎體腹側(cè)為主。隨著時(shí)間的進(jìn)展，磨損程度卻呈現(xiàn)逐漸減輕的趨勢(shì)。12周時(shí)骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組頭側(cè)終板磨損率為28.1±3.9％，尾側(cè)為25.4±4.3％，均大于單純退變組（頭側(cè)18.7±7.3％;尾側(cè)16.9±6.

15、6％），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。18周時(shí)骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組的頭尾側(cè)終板磨損仍均顯著大于單純退變組(P＜0.05)，但24周時(shí)兩者的差異沒(méi)有顯著性(P＞0.05)。單純骨質(zhì)疏松組與正常對(duì)照組的頭尾側(cè)終板磨損率之間在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。術(shù)后12周時(shí)，骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組和單純椎間盤(pán)退變組的椎間高度相對(duì)于正常對(duì)照組均出現(xiàn)明顯下降(P＜0.05)。術(shù)后24周，骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組C6/C7的椎間高度為0.44±0.06

16、mm，單純退變組的椎間高度為0.51±0.05 mm，兩組之間有明顯的差異(P＜0.05)。單純骨質(zhì)疏松組與正常對(duì)照組在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的椎間高度均無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。組織學(xué)染色結(jié)果顯示，術(shù)后12周骨質(zhì)疏松復(fù)合退變組與單純退變組均出現(xiàn)明顯的椎間盤(pán)退變，在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)兩組之間的椎間盤(pán)退變?cè)u(píng)分均無(wú)明顯差異。術(shù)后18和24周時(shí)，單純骨質(zhì)疏松組椎間盤(pán)評(píng)分明顯大于正常對(duì)照組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。各個(gè)時(shí)間點(diǎn)軟骨終板的損傷面積大小與椎

17、間盤(pán)的退變程度具有明顯相關(guān)性。
　　 結(jié)論：
　　 1.在大鼠動(dòng)靜力失衡頸椎退變模型中，C6/C7椎間盤(pán)高度降低出現(xiàn)較早，終板磨損率較高，組織學(xué)上椎間盤(pán)退變程度也較嚴(yán)重，是該模型椎間盤(pán)退變的主要節(jié)段。
　　 2.椎間盤(pán)退變與骨質(zhì)疏松均會(huì)導(dǎo)致軟骨終板的損傷。當(dāng)兩種因素同時(shí)存在時(shí)，終板的損傷程度更加明顯，椎間盤(pán)的退變程度也更加嚴(yán)重。軟骨終板的形態(tài)學(xué)改變?cè)缙谝阅p為主，晚期則出現(xiàn)鈣化的表現(xiàn)。軟骨終板的磨損程度與椎間盤(pán)的