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椎间盘源性腰痛(discogenic low back pain)是指椎间盘大体解剖结构正常,由于其内部结构紊乱诱发腰部疼痛的一组病征。尽管有关该病的病理机制还存在颇多争议,但多数学者认为血管化的肉芽组织和感受疼痛神经纤维,沿着由不同原因所致纤维环裂隙进行组织修复过程中,多种组成成分的改变和多种致炎因子作用而诱发腰痛。为了研究椎间盘源性腰痛的发生机制,我们首先利用不同方法(刀片和针刺)损伤纤维环诱发椎间盘退变,观察手术前后兔椎间盘退变的大体病理改变以及神经纤维和血管长入退变间盘的病理过程与椎间盘源性腰痛发生密切相关性。结果显示术后12周纤维环损伤处髓核突出瘢痕组织形成,其中刀片损伤组椎间盘退变程度较针刺组更重。针刺组仅在瘢痕组织外层及浅部区域分布有神经纤维;而刀片损伤组有更广泛的神经长入瘢痕组织更深层。通过该部分研究明确了纤维环损伤诱发椎间盘退变,神经长入瘢痕组织浅层部位。5 mm深度不同方法致兔纤维环退变模型在损伤后发生一种进展的逐渐退变过程,而且损伤程度影响神经和血管长入退变椎间盘。然后在纤维环损伤诱导椎间盘退变模型基础上进行深入研究。应用组织工程技术采用颗粒沥滤法制备多聚乳酸和聚乙醇酸共聚物(PLGA),并建立微环钻损伤纤维环椎间盘退变模型,纤维环缺损处植入多孔PLGA支架。术后不同时间点采用X线,MRI和组织学进行椎间盘退变的评价,比较退变椎间盘的大体、镜下病理改变。该部分研究提示多孔PLGA支架影响神经长入退变椎间盘。为了进一步探讨源性腰痛的可能病理机制,我们接着对去除体内椎间盘蛋白聚糖成份作用机制进行深入的研究。纤维环损伤和蛋白聚糖减少是血管神经长入退变椎间盘的内在重要因素,而蛋白聚糖减少在调节血管神经长入中扮演重要角色,与椎间盘源性腰痛的发生及转归密切相关。我们采用冻干处理将软骨酶ABC(chondroinase ABC)载入PLGA支架孔隙内。建立损伤兔纤维环退变椎间盘退变模型,随机采用3mm微环钻和16G针刺,5 mm深度损伤L3/4和L5/6椎间盘纤维环,然后在微环钻损伤纤维环缺损处植入合适大小PLGA支架,复合有或无软骨酶ABC。术后不同时间点采用X线,MRI,生化和组织学方法进行椎间盘退变的评价。RT-PCR分析胶原Ⅰ、Ⅱ,蛋白聚糖(aggrecan)基因表达,在体内水平深入研究蛋白聚糖成份去除后退变椎间盘胶原Ⅰ、Ⅱ,蛋白聚糖基因的变化。DMMB分光光度方法检测髓核组织的硫酸化糖胺多糖(GAG)含量。免疫组化方法PGP9.5和GAP-43特异性神经抗体染色观察退变椎间盘神经纤维长入的过程。CS56染色观察新生组织内蛋白聚糖的分布。结果显示与正常对照组相比,各损伤组在术后2周,受损椎间盘高度和T2信号强度开始逐渐下降,与此同时其组织结构也发生退变;其中微环钻损伤组(PLGA/ChABC组和PLGA组)椎间盘退变程度较针刺组更重。术后12周针刺纤维环损伤处髓核突出瘢痕组织形成。同时还发现微环钻损伤组,体内植入PLGA支架缓慢降解吸收,新生组织随支架降解同时长入PLGA支架微孔内。其中PLGA支架复合软骨酶ABC组,髓核内糖胺聚糖(GAG)含量在软骨酶ABC酶解作用下明显下降。RT-PCR:胶原Ⅰ在三个损伤组表达均高于正常组,而蛋白聚糖表达均下降。免疫组化:正常椎间盘仅在纤维环最外层分布有神经纤维且与纤维环相平行;针刺组仅在瘢痕组织外层及浅部区域分布有神经纤维;微环钻损伤PLGA植入组,新生组织伴神经纤维长入纤维环外层;微环钻损伤纤维环植入PLGA复合软骨酶ABC(PLGA/ChABC)组,椎间盘退变较快,蛋白聚糖成份明显减少,有更广泛的神经和血管长入纤维环更深层;该部分研究提示椎间盘内蛋白聚糖的丢失有利于血管神经的长入退变椎间盘。这种血管神经长入的怖砉炭赡苡胱导渑淘葱匝疵芮邢喙亍?最后采用兔髓核细胞与PLGA支架共培养,体外研究了PLGA对这种细胞生长增殖的作用情况。分为平面培养组和PLGA支架三维培养组两组,利用倒置显微镜、扫描电镜进行髓核细胞形态学观察,MTT法测定各组髓核细胞增殖情况,HE染色、免疫组化分析髓核细胞Ⅱ型胶原的表达,DMMB分光光度法测定培养液中髓核细胞合成的糖胺聚糖(GAG)含量。结果显示经过三周髓核细胞的培养,两组髓核细胞均能够增殖;与平面培养组相比,PLGA支架组细胞增殖率、GAG合成量均增高(P＜0.01)。体外研究发现髓核细胞能够与PLGA支架很好地黏附并增殖;PLGA支架三维培养较平面培养能促进髓核细胞增殖,提高GAG的合成量,可用来构建椎间盘组织工程。通过上述实验,我们成功建立一种新的符合人类椎间盘疾病的损伤纤维环诱导椎间盘退变兔模型;明确了体内PLGA支架对血管神经长入的诱导作用并探讨去除椎间盘蛋白聚糖成份与血管神经长入密切相关,研究表明蛋白聚糖降低有利于血管神经长入退变椎间盘可能是源性腰痛的病理机制之一。多孔PLGA支架可以提供髓核细胞良好生长环境,构建生物椎间盘在治疗下腰痛具有广阔应用前景。