腰椎间盘内弹性蛋白分布的观察与定量分析
作者：邱玉金 胡有谷 张金兰 吕振华 陈伯华
单位：邱玉金(潍坊医学院附属医院骨科 261042 山东省潍坊市)；胡有谷(青岛医学院附属医院骨科)；张金兰(潍坊医学院附属医院骨科 261042 山东省潍坊市)；吕振华(青岛医学院附属医院骨科)；陈伯华(青岛医学院附属医院骨科)
关键词：腰椎间盘；弹性蛋白；分布；定量
中国脊柱脊髓杂志000209 摘要 目的：研究弹性蛋白在正常与突出腰椎间盘内的分布变化和形态学改变，探讨椎间盘不同部位弹性蛋白分布与椎间盘功能的关系以及椎间盘退变突出的原因。方法：扫描电镜观察成人正常与突出腰椎间盘内不同部位弹性蛋白的分布。应用高效液相色谱测量椎间盘内相应部位弹性蛋白含量。结果：弹性蛋白仅占正常椎间盘干重的1.927%±0.247%，存在于椎间盘各部位，从椎间盘浅部到深部、从纤维环周缘到髓核内部，弹性蛋白纤维密度逐渐降低，含量逐渐减少。突出椎间盘弹性蛋白纤维密度降低，含量明显减少，仅占椎间盘干重的0.945%±0.492%，尤以纤维环深部降低明显，弹性蛋白纤维上出现磨损、裂隙、不规则空洞等。结论：弹性蛋白纤维参与了腰椎间盘框架的构成，在腰椎间盘内含量少，分布不均匀，与椎间盘的功能密切相关。突出椎间盘弹性蛋白的含量减少，其分布改变及病理形态学改变，可能是椎间盘退变突出的重要物质基础。
, 百拇医药
中图分类号：Q512.+6 文献标识码：A 文章编号：1006-406X(2000)-02-0096-03
A distribution and quantitative study on elastin in normal and protruding lumbar intervertebral disc
QIU Yu-jin,HU You-gu,ZHANG Jin-lan，et al
Abstract Objective：To research relationship of elastin distribution and lumbar discs function,and find the reasons of lumbar discs degeneration and herniation.It was studied the elastin distribution in normal lumbar intervertebral discs and the changes in pathological lumbar intervertebral discs.Method:Adult normal lumbar discs and prolapsed lumbar discs were observed by transmissional electron microscopy(TEM).The content of elastin in different parts of the intervertebral discs was quantitated by High-performance liquid chromatography (HPLC).Result:①The elastin content was only 1.927%±0.247 % of intervertebral disc dry weight.②The distribution of elastin was not uniform in lumbar discs.It was one of the structural components of the intervertebral disc framework.③The density and content of elastin in pathological discs were obviously lower than those in normal discs.Its content was only 0.945%±0.492% of the disc dry weight.The elastin was obviously reduced at deep laminae of annulus fibrosus.④On the elastin fibers of the pathological discs,the fraying,irregular holles,crevice were showed.Conclusion:The elastin content is very low in lumbar discs.Its distribution has relation to the function of lumbar discs.The elastin content reduces significantly in pathological discs.The changes of elastin distribution and morphology were an important basis of the disc degeneration and herniation.
, 百拇医药
Key Words lumbar intervertebral disc;elastin;distribution;quantitation
弹性蛋白是椎间盘组成成分之一[1、2]，受力时自身长度可延伸1.2倍以上，在维持椎间盘形态、弹性和柔韧性，特别是在椎间盘受力的状态下，发挥重要作用。了解弹性蛋白在椎间盘内的分布和形态学变化，对研究椎间盘功能和探讨椎间盘退变突出的原因具有重要意义。
1 材料和方法
1.1 标本
脑外伤死亡健康成人2例，年龄为20岁和56岁,取L4～S1间的4个腰椎间盘，随机编号1、2、3、4。确诊腰椎间盘突出症病人4例，年龄34～62岁，术中取L4/5突出椎间盘2个、L5/S1突出椎间盘2个，随机编号1′、2′、3′、4′。所有标本生理盐水漂洗标记，置液氮中保存备用。
, 百拇医药
1.2 扫描电镜标本制备[3]
分别在纤维环和髓核浅、深部取材(突出椎间盘髓核组织难以分清浅深部，故做为一体取材)，切成3×3×4mm小块，置入4%多聚甲醛固定24h。0.1M磷酸缓冲液冲洗，30%氢氧化钾溶液60℃下消化，纤维环40min，髓核30min。37℃的1mg/ml Ⅱ型胶原酶消化6h。1%鞣酸染色2h。1%锇酸染色5h。乙醇梯度脱水，于液态二氧化碳临界点干燥器内干燥后喷金。
1.3 弹性蛋白定量
取材同上，液氮内匀浆，乙醇脱水5min，干燥后得椎间盘组织干粉末。取此粉末和牛弹性蛋白纯品(Serva产品)各2mg，加入0.1M Tris-HCI液1ml，55℃水浴中3h,以底物∶酶为50∶1的重量比加入Ⅹ型蛋白酶(Sigma产品)，55℃水浴消化：椎间盘组织4h，弹性蛋白纯品8h。取100μl消化液注入高效液相色谱(HPLC)系统。人弹性蛋白纯品水解后五肽缬-甘-缬-脯-甘(VGVPG)释放量为22.8nmol/mg，输入HPLC系统计算标本弹性蛋白含量[4]。
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2 结果
2.1 扫描电镜(SEM)观察
成人正常腰椎间盘：年轻成人弹性蛋白纤维饱满光滑，呈圆柱状，分支少，直径约1.5～2.0μm，由直径为0.1～0.2μm的原纤维组成。原纤维间结合紧密，沿纤维长轴平行排列，在纤维环浅部密集，走行弯曲或相互编织成立体网状结构(图1，封三)；在纤维环深部纤维较浅部稀疏，分布、走向较一致。髓核弹性蛋白纤维疏松编织缠绕，排列无序，纤维形状不规则，频繁分支与吻合，形似蜘蛛网，直径约1.5～2.5μm；其原纤维直径0.1～0.2μm，沿纤维长轴平行排列紧密结合，可单条参与纤维网的构成；浅部纤维较密集，深部稀疏。年长成人椎间盘各部位弹性蛋白纤维均较年轻成人椎间盘相同部位明显稀疏(图2，封三)；纤维僵直，欠饱满，表面不圆滑，有凹迹。
图1 年轻成人椎间盘纤维环浅部弹性蛋白纤维密集(SEM ×2500)
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图2 年轻成人椎间盘髓核深部弹性蛋白纤维分枝多(SEM ×30000)
突出腰椎间盘：纤维环浅部弹性蛋白纤维较年轻成人相同部位稀疏，与年长成人相似。纤维直径约1.5～2.8μm，圆柱状，少数纤维分成多个细支。原纤维直径约0.05～0.15μm，组成同一条弹性蛋白的原纤维结合紧密段与疏松段相间隔，部分原纤维断裂(图3，封三)。纤维环深部弹性蛋白纤维相当稀少。弹性蛋白纤维上出现断裂、磨损、裂隙和不规则的空洞(图4，封三)。
图3 突出椎间盘纤维环浅部弹性蛋白的原纤维结合变松散,部分原纤维断裂(SEM ×5000)
图4 突出椎间盘纤维环弹性蛋白纤维的磨损和空洞(SEM ×5000)
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2.2 椎间盘弹性蛋白定量
弹性蛋白水解产生的五肽VGVPG是其特征性产物，水解物被洗脱至53min时出现的高峰即是五肽VGVPG的洗脱峰。椎间盘组织水解物被洗脱到53min时也出现高峰，HPLC收集此高峰洗脱物行氨基酸顺序分析，绝大部分产物是VGVPG。
正常椎间盘不同部位弹性蛋白含量见表1。椎间盘纤维环浅、深部与髓核浅、深部四个不同部位的弹性蛋白含量不同，依次递减，统计学处理结果见表1。椎间盘弹性蛋白总含量占椎间盘干重的平均值是1.927%±0.247%。
表1 成人正常腰椎间盘各部位弹性蛋白含量 (mg/100mg干重)
纤维环
髓核
浅部①
, 百拇医药
深部②
浅部③
深部④
1
3.287
2.259
1.027
1.479
2
3.369
2.506
1.767
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1.315
3
2.932
2.087
0.901
0.698
4
3.025
2.162
1.378
0.927
3.153±0.208
, 百拇医药
2.254±0.182
1.268±0.384
1.105±0.356
注：①与③、④相比，P<0.01；②与③、④相比，P<0.05；①与②、③与④相比，P>0.05
突出椎间盘各部位弹性蛋白含量均明显减少，以纤维环深部减少最明显(表2)。突出椎间盘弹性蛋白总含量仅占椎间盘干重的0.945%±0.492%，与正常椎间盘弹性蛋白总含量间有显著性差异(P<0.01)。正常与突出椎间盘纤维环浅部之间，正常椎间盘髓核的浅深部分别与突出椎间盘髓核间弹性蛋白含量有差异(P<0.05)，而正常与突出椎间盘纤维环深部间弹性蛋白含量具有显著性差异(P<0.01)。
表2 突出椎间盘不同部位弹性蛋白含量比较 (mg/100mg)
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纤维环浅部
纤维环深部
髓核
1′
2.185
1.102
0.575
2′
1.902
0.985
0.536
3′
2.012
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1.173
0.517
4′
0.904
0.833
0.3401
1.751±0.249
1.023±0.124
0.521±0.049
3 讨论
3.1 弹性蛋白纤维在腰椎间盘内的分布及与椎间盘功能的关系
, 百拇医药
Buckwalter[5]通过透射电镜观察人腰椎间盘，首先确定弹性蛋白是腰椎间盘成分之一，存在于椎间盘各部位。由于透射电镜观察范围的局限性，无法对弹性蛋白纤维在腰椎间盘内的排列和分布进行观察。后来，Eldridge[6]用特殊染色光镜观察，发现椎间盘内弹性蛋白纤维主要分布于纤维环和髓核浅部，尤其是纤维环和椎体骺环结合部位最多，在椎间盘深部未发现弹性蛋白纤维；弹性蛋白纤维以环向、斜向、纵向排列，可从终板到达髓核非层状弹性空间网状结构，首次对弹性蛋白纤维在椎间盘内的分布进行了描述。
本实验从腰椎间盘不同部位不同层次取材进行扫描电镜观察和生化定量，在纤维环髓核各部位均可观察到弹性蛋白纤维并精确定量，其分布极不均匀，含量差异显著，不但证实了Buckwalter的观察结果，也与Eldridge的光镜观察结果吻合。SEM观察发现,纤维环浅部弹性蛋白密集，越近深部和髓核周围越稀疏；环向、纵向、斜向分布的弹性蛋白相互交织成立体网状结构。髓核弹性蛋白纤维浅部较深部密集，并形成疏松网状结构。纤维环和髓核弹性蛋白纤维相互联系构成一个整体。统计分析也证明，椎间盘不同部位弹性蛋白含量并不相同，越靠近浅部含量越高，越近深部含量越低，纤维环处含量明显高于髓核。弹性蛋白主要集中于纤维环浅层与椎体骺环的结合部位。SEM观察结果与HPLC定量结果完全一致，证明了椎间盘内弹性蛋白分布的不均匀性。
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纤维环弹性蛋白纤维呈圆柱状，分支少，这一结构与其承受平行于纵轴负荷张力的功能相适应。髓核弹性蛋白纤维频繁分支，形状不规则，与其承受负荷的压力功能相适应[1]。胶原纤维是椎间盘的主要结构单位之一[7]，主要存在于纤维环，不具有伸展性，能够耐受强的张力和应力[1，8]。存在于纤维环的弹性蛋白纤维，参与了纵横方向的胶原纤维层的运动[9]。当椎间盘受到挤压，髓核在水平方向上膨胀作用于纤维环，使纤维环亦产生相应的辐射膨胀，纤维环膨胀的产生是不同方向胶原纤维层间滑动旋转和弹性蛋白纤维弹性伸长的结果，外力得以缓冲；压力消除后，弹性蛋白纤维收缩胶原纤维层反向滑动旋转到原位，恢复椎间盘的初始状态[6]。因此，椎间盘弹性蛋白纤维将不同方向排列的胶原纤维层束缚串联在一起，与糖蛋白、水分，形成一个自行限制的弹性容器包绕着髓核，与终板共同构成一个密闭的缓冲系统，完成震荡吸收作用。故弹性蛋白在椎间盘生理功能的完成中发挥重要作用。
3.2 退变突出腰椎间盘弹性蛋白纤维形态分布的改变和意义
, 百拇医药
对于腰椎间盘退变的原因，许多学者分别从不同的方面进行了探讨，但对退变椎间盘弹性蛋白纤维形态分布改变的研究还未见报道。本实验发现，年长成人腰椎间盘各部位弹性蛋白纤维变稀疏，表面不光滑、欠饱满，有凹迹。此可能是腰椎间盘弹性蛋白结构退行性改变的征象。SEM观察病变椎间盘发现，构成弹性蛋白的原纤维间变得松散、部分断裂；弹性蛋白纤维密度较年轻成人椎间盘明显降低，纤维上出现磨损、裂隙、不规则空洞、部分撕裂和完全断裂。定量统计学分析也可看出，突出椎间盘弹性蛋白含量较正常椎间盘明显降低，其不同层次不同部位弹性蛋白含量都较正常椎间盘相同部位含量低，尤其以纤维环深部含量降低最明显，并具有显著性意义。这表明弹性蛋白纤维在椎间盘内的分布发生了很大的变化，其在椎间盘内的整体结构遭到破坏，结构的破坏必然引起功能的降低，影响了椎间盘对所受机械力的缓冲，受外力的长期作用，椎间盘容易退变突出。
参考文献
[1]胡有谷主编.腰椎间盘突出症[M].北京：人民卫生出版社,1995.
, 百拇医药
[2]Humzah MD,Soames RW.Human intervertebral disc:Structure and function[J].Anat Record，1988，220:337-340.
[3]Ushiki Tatsuo,Murakumo Masashi.Scanning electron microscopic studies of tissue elastin components exposed by a KOH-Collagenase or simple KOH digestion method[J].Arch Histol Cytol，1991，54(4):427-436.
[4]Lawrence BS,Terril BW,John GL.Quantitation of elastin through measurement of its pentapeptide content[J].Biochem Biophys Res Communic，1986,136(2):672-678.
, 百拇医药
[5]Buckwalter MD,Reginald R,Cooper MD.Elastic fibers in humanintervertebral discs[J].JBJS，1976，58(A):73-76.
[6]Eldridge F,Kothapa C,Ida M.The distribution and arrangement of elastic fibers in the intervertebral disc of the adult human[J].J Anat，1982,135:301-309.
[7]陈晓亮、胡有谷.腰椎间盘超微结构观察[J].中华骨科杂志,1990,10:138-140.
[8]Eldridge F Johnson,Robert W Caldwell,Hugh E.Berryman,et al.Elastic fibers in the anulus fibrosus of the dog intervertebral disc[J].Acta Anat,1984,118:238-242.
[9]Hall D.The Aging of Connective Tissue[M].New York:Academic Press,1976.
收稿日期：1998-09-17
修回日期：2000-03-06, http://www.100md.com
单位：邱玉金(潍坊医学院附属医院骨科 261042 山东省潍坊市)；胡有谷(青岛医学院附属医院骨科)；张金兰(潍坊医学院附属医院骨科 261042 山东省潍坊市)；吕振华(青岛医学院附属医院骨科)；陈伯华(青岛医学院附属医院骨科)
关键词：腰椎间盘；弹性蛋白；分布；定量
中国脊柱脊髓杂志000209 摘要 目的：研究弹性蛋白在正常与突出腰椎间盘内的分布变化和形态学改变，探讨椎间盘不同部位弹性蛋白分布与椎间盘功能的关系以及椎间盘退变突出的原因。方法：扫描电镜观察成人正常与突出腰椎间盘内不同部位弹性蛋白的分布。应用高效液相色谱测量椎间盘内相应部位弹性蛋白含量。结果：弹性蛋白仅占正常椎间盘干重的1.927%±0.247%，存在于椎间盘各部位，从椎间盘浅部到深部、从纤维环周缘到髓核内部，弹性蛋白纤维密度逐渐降低，含量逐渐减少。突出椎间盘弹性蛋白纤维密度降低，含量明显减少，仅占椎间盘干重的0.945%±0.492%，尤以纤维环深部降低明显，弹性蛋白纤维上出现磨损、裂隙、不规则空洞等。结论：弹性蛋白纤维参与了腰椎间盘框架的构成，在腰椎间盘内含量少，分布不均匀，与椎间盘的功能密切相关。突出椎间盘弹性蛋白的含量减少，其分布改变及病理形态学改变，可能是椎间盘退变突出的重要物质基础。
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中图分类号：Q512.+6 文献标识码：A 文章编号：1006-406X(2000)-02-0096-03
A distribution and quantitative study on elastin in normal and protruding lumbar intervertebral disc
QIU Yu-jin,HU You-gu,ZHANG Jin-lan，et al
Abstract Objective：To research relationship of elastin distribution and lumbar discs function,and find the reasons of lumbar discs degeneration and herniation.It was studied the elastin distribution in normal lumbar intervertebral discs and the changes in pathological lumbar intervertebral discs.Method:Adult normal lumbar discs and prolapsed lumbar discs were observed by transmissional electron microscopy(TEM).The content of elastin in different parts of the intervertebral discs was quantitated by High-performance liquid chromatography (HPLC).Result:①The elastin content was only 1.927%±0.247 % of intervertebral disc dry weight.②The distribution of elastin was not uniform in lumbar discs.It was one of the structural components of the intervertebral disc framework.③The density and content of elastin in pathological discs were obviously lower than those in normal discs.Its content was only 0.945%±0.492% of the disc dry weight.The elastin was obviously reduced at deep laminae of annulus fibrosus.④On the elastin fibers of the pathological discs,the fraying,irregular holles,crevice were showed.Conclusion:The elastin content is very low in lumbar discs.Its distribution has relation to the function of lumbar discs.The elastin content reduces significantly in pathological discs.The changes of elastin distribution and morphology were an important basis of the disc degeneration and herniation.
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Key Words lumbar intervertebral disc;elastin;distribution;quantitation
弹性蛋白是椎间盘组成成分之一[1、2]，受力时自身长度可延伸1.2倍以上，在维持椎间盘形态、弹性和柔韧性，特别是在椎间盘受力的状态下，发挥重要作用。了解弹性蛋白在椎间盘内的分布和形态学变化，对研究椎间盘功能和探讨椎间盘退变突出的原因具有重要意义。
1 材料和方法
1.1 标本
脑外伤死亡健康成人2例，年龄为20岁和56岁,取L4～S1间的4个腰椎间盘，随机编号1、2、3、4。确诊腰椎间盘突出症病人4例，年龄34～62岁，术中取L4/5突出椎间盘2个、L5/S1突出椎间盘2个，随机编号1′、2′、3′、4′。所有标本生理盐水漂洗标记，置液氮中保存备用。
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1.2 扫描电镜标本制备[3]
分别在纤维环和髓核浅、深部取材(突出椎间盘髓核组织难以分清浅深部，故做为一体取材)，切成3×3×4mm小块，置入4%多聚甲醛固定24h。0.1M磷酸缓冲液冲洗，30%氢氧化钾溶液60℃下消化，纤维环40min，髓核30min。37℃的1mg/ml Ⅱ型胶原酶消化6h。1%鞣酸染色2h。1%锇酸染色5h。乙醇梯度脱水，于液态二氧化碳临界点干燥器内干燥后喷金。
1.3 弹性蛋白定量
取材同上，液氮内匀浆，乙醇脱水5min，干燥后得椎间盘组织干粉末。取此粉末和牛弹性蛋白纯品(Serva产品)各2mg，加入0.1M Tris-HCI液1ml，55℃水浴中3h,以底物∶酶为50∶1的重量比加入Ⅹ型蛋白酶(Sigma产品)，55℃水浴消化：椎间盘组织4h，弹性蛋白纯品8h。取100μl消化液注入高效液相色谱(HPLC)系统。人弹性蛋白纯品水解后五肽缬-甘-缬-脯-甘(VGVPG)释放量为22.8nmol/mg，输入HPLC系统计算标本弹性蛋白含量[4]。
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2 结果
2.1 扫描电镜(SEM)观察
成人正常腰椎间盘：年轻成人弹性蛋白纤维饱满光滑，呈圆柱状，分支少，直径约1.5～2.0μm，由直径为0.1～0.2μm的原纤维组成。原纤维间结合紧密，沿纤维长轴平行排列，在纤维环浅部密集，走行弯曲或相互编织成立体网状结构(图1，封三)；在纤维环深部纤维较浅部稀疏，分布、走向较一致。髓核弹性蛋白纤维疏松编织缠绕，排列无序，纤维形状不规则，频繁分支与吻合，形似蜘蛛网，直径约1.5～2.5μm；其原纤维直径0.1～0.2μm，沿纤维长轴平行排列紧密结合，可单条参与纤维网的构成；浅部纤维较密集，深部稀疏。年长成人椎间盘各部位弹性蛋白纤维均较年轻成人椎间盘相同部位明显稀疏(图2，封三)；纤维僵直，欠饱满，表面不圆滑，有凹迹。
图1 年轻成人椎间盘纤维环浅部弹性蛋白纤维密集(SEM ×2500)
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图2 年轻成人椎间盘髓核深部弹性蛋白纤维分枝多(SEM ×30000)
突出腰椎间盘：纤维环浅部弹性蛋白纤维较年轻成人相同部位稀疏，与年长成人相似。纤维直径约1.5～2.8μm，圆柱状，少数纤维分成多个细支。原纤维直径约0.05～0.15μm，组成同一条弹性蛋白的原纤维结合紧密段与疏松段相间隔，部分原纤维断裂(图3，封三)。纤维环深部弹性蛋白纤维相当稀少。弹性蛋白纤维上出现断裂、磨损、裂隙和不规则的空洞(图4，封三)。
图3 突出椎间盘纤维环浅部弹性蛋白的原纤维结合变松散,部分原纤维断裂(SEM ×5000)
图4 突出椎间盘纤维环弹性蛋白纤维的磨损和空洞(SEM ×5000)
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2.2 椎间盘弹性蛋白定量
弹性蛋白水解产生的五肽VGVPG是其特征性产物，水解物被洗脱至53min时出现的高峰即是五肽VGVPG的洗脱峰。椎间盘组织水解物被洗脱到53min时也出现高峰，HPLC收集此高峰洗脱物行氨基酸顺序分析，绝大部分产物是VGVPG。
正常椎间盘不同部位弹性蛋白含量见表1。椎间盘纤维环浅、深部与髓核浅、深部四个不同部位的弹性蛋白含量不同，依次递减，统计学处理结果见表1。椎间盘弹性蛋白总含量占椎间盘干重的平均值是1.927%±0.247%。
表1 成人正常腰椎间盘各部位弹性蛋白含量 (mg/100mg干重)
纤维环
髓核
浅部①
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深部②
浅部③
深部④
1
3.287
2.259
1.027
1.479
2
3.369
2.506
1.767
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1.315
3
2.932
2.087
0.901
0.698
4
3.025
2.162
1.378
0.927
3.153±0.208
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2.254±0.182
1.268±0.384
1.105±0.356
注：①与③、④相比，P<0.01；②与③、④相比，P<0.05；①与②、③与④相比，P>0.05
突出椎间盘各部位弹性蛋白含量均明显减少，以纤维环深部减少最明显(表2)。突出椎间盘弹性蛋白总含量仅占椎间盘干重的0.945%±0.492%，与正常椎间盘弹性蛋白总含量间有显著性差异(P<0.01)。正常与突出椎间盘纤维环浅部之间，正常椎间盘髓核的浅深部分别与突出椎间盘髓核间弹性蛋白含量有差异(P<0.05)，而正常与突出椎间盘纤维环深部间弹性蛋白含量具有显著性差异(P<0.01)。
表2 突出椎间盘不同部位弹性蛋白含量比较 (mg/100mg)
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纤维环浅部
纤维环深部
髓核
1′
2.185
1.102
0.575
2′
1.902
0.985
0.536
3′
2.012
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1.173
0.517
4′
0.904
0.833
0.3401
1.751±0.249
1.023±0.124
0.521±0.049
3 讨论
3.1 弹性蛋白纤维在腰椎间盘内的分布及与椎间盘功能的关系
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Buckwalter[5]通过透射电镜观察人腰椎间盘，首先确定弹性蛋白是腰椎间盘成分之一，存在于椎间盘各部位。由于透射电镜观察范围的局限性，无法对弹性蛋白纤维在腰椎间盘内的排列和分布进行观察。后来，Eldridge[6]用特殊染色光镜观察，发现椎间盘内弹性蛋白纤维主要分布于纤维环和髓核浅部，尤其是纤维环和椎体骺环结合部位最多，在椎间盘深部未发现弹性蛋白纤维；弹性蛋白纤维以环向、斜向、纵向排列，可从终板到达髓核非层状弹性空间网状结构，首次对弹性蛋白纤维在椎间盘内的分布进行了描述。
本实验从腰椎间盘不同部位不同层次取材进行扫描电镜观察和生化定量，在纤维环髓核各部位均可观察到弹性蛋白纤维并精确定量，其分布极不均匀，含量差异显著，不但证实了Buckwalter的观察结果，也与Eldridge的光镜观察结果吻合。SEM观察发现,纤维环浅部弹性蛋白密集，越近深部和髓核周围越稀疏；环向、纵向、斜向分布的弹性蛋白相互交织成立体网状结构。髓核弹性蛋白纤维浅部较深部密集，并形成疏松网状结构。纤维环和髓核弹性蛋白纤维相互联系构成一个整体。统计分析也证明，椎间盘不同部位弹性蛋白含量并不相同，越靠近浅部含量越高，越近深部含量越低，纤维环处含量明显高于髓核。弹性蛋白主要集中于纤维环浅层与椎体骺环的结合部位。SEM观察结果与HPLC定量结果完全一致，证明了椎间盘内弹性蛋白分布的不均匀性。
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纤维环弹性蛋白纤维呈圆柱状，分支少，这一结构与其承受平行于纵轴负荷张力的功能相适应。髓核弹性蛋白纤维频繁分支，形状不规则，与其承受负荷的压力功能相适应[1]。胶原纤维是椎间盘的主要结构单位之一[7]，主要存在于纤维环，不具有伸展性，能够耐受强的张力和应力[1，8]。存在于纤维环的弹性蛋白纤维，参与了纵横方向的胶原纤维层的运动[9]。当椎间盘受到挤压，髓核在水平方向上膨胀作用于纤维环，使纤维环亦产生相应的辐射膨胀，纤维环膨胀的产生是不同方向胶原纤维层间滑动旋转和弹性蛋白纤维弹性伸长的结果，外力得以缓冲；压力消除后，弹性蛋白纤维收缩胶原纤维层反向滑动旋转到原位，恢复椎间盘的初始状态[6]。因此，椎间盘弹性蛋白纤维将不同方向排列的胶原纤维层束缚串联在一起，与糖蛋白、水分，形成一个自行限制的弹性容器包绕着髓核，与终板共同构成一个密闭的缓冲系统，完成震荡吸收作用。故弹性蛋白在椎间盘生理功能的完成中发挥重要作用。
3.2 退变突出腰椎间盘弹性蛋白纤维形态分布的改变和意义
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对于腰椎间盘退变的原因，许多学者分别从不同的方面进行了探讨，但对退变椎间盘弹性蛋白纤维形态分布改变的研究还未见报道。本实验发现，年长成人腰椎间盘各部位弹性蛋白纤维变稀疏，表面不光滑、欠饱满，有凹迹。此可能是腰椎间盘弹性蛋白结构退行性改变的征象。SEM观察病变椎间盘发现，构成弹性蛋白的原纤维间变得松散、部分断裂；弹性蛋白纤维密度较年轻成人椎间盘明显降低，纤维上出现磨损、裂隙、不规则空洞、部分撕裂和完全断裂。定量统计学分析也可看出，突出椎间盘弹性蛋白含量较正常椎间盘明显降低，其不同层次不同部位弹性蛋白含量都较正常椎间盘相同部位含量低，尤其以纤维环深部含量降低最明显，并具有显著性意义。这表明弹性蛋白纤维在椎间盘内的分布发生了很大的变化，其在椎间盘内的整体结构遭到破坏，结构的破坏必然引起功能的降低，影响了椎间盘对所受机械力的缓冲，受外力的长期作用，椎间盘容易退变突出。
参考文献
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收稿日期：1998-09-17
修回日期：2000-03-06, http://www.100md.com