黄韧带的病理和胶原含量变化及其与颈椎管狭窄症的关系
作者：宋红星 杨敏杰 刘淼
单位：宋红星(西安医科大学第一附属医院骨科 710061 陕西省西安市健康路1号)；杨敏杰(西安医科大学第一附属医院骨科 710061 陕西省西安市健康路1号)；刘淼(西安医科大学第一附属医院骨科 710061 陕西省西安市健康路1号)
关键词：黄韧带；病理；胶原含量；颈椎管狭窄症
中国脊柱脊椎杂志000308 摘要 目的：探讨颈椎黄韧带退行性改变的病理和胶原含量变化的特点及其与颈椎管狭窄症的关系。方法：对比观察颈椎管狭窄症患者组及正常对照组颈椎黄韧带的显微和超微结构变化特点，并用Woessner′s法对其胶原含量进行生化测定。结果：患者组黄韧带弹力纤维减少，胶原纤维代偿性增多，纤维排列紊乱，并出现较明显的变性及钙化；黄韧带胶原含量较正常对照组显著增高(P<0.05)。结论：患者颈椎黄韧带弹力纤维减少，且变性及钙化，而胶原含量却显著增高。前者引起黄韧带弹性下降，而后者则是黄韧带肥厚的主要原因。黄韧带弹性下降且肥厚可导致或加剧颈椎管狭窄，引起颈髓后方受压。
, 百拇医药
中图分类号：R361+.3 文献标识码：A
文章编号：1004-406X(2000)-03-0154-03
Alterations of pathology and the contents of collagen in the ligamentum flavum and its relationship to cervical spinal stenosis
SONG Hong-xing YANG Min-jie LIU Miao
(hinese Journal of Spine and Spinal Cord,2000,10(3):154～156)
Abstract Obsjective：To study the pathology and the contents of collagen of the degenerative cervical ligamentum flavum and its relationship to cervical spinal stenosis. Method:The microstructures and ultrastructures of the cervical ligamentum flavum were observed in 10 patients with cervical spinal stenosis and 10 normal adults,meanwhile,the contents of collagen in ligaments were determined by Woessner′s method.Result:In the patient′s group,cervical ligamentum flavum showed decrease of the elastic fibers and proliferation of the collagen fibers,which run in a random fashion,with marked fibrotic changes as well as calcification.The contents of collagen in the patient′s group was significantly higher than those in the normal adults.There were significant difference between the two groups (P<0.05).Conclusion: The ligamentum flavum of the patients showed degeneration,and calcification of the elastic fibers,also,significant increase of the contents of collagen quantity were present in the ligament of patients. The former would destroy the elasticity of the ligamentum flavum,the later might be the main factor to the thicking of the ligamentum flavum.These changes could cause or aggravate cervical spinal stenosis.
, 百拇医药
Author′s address Department of Orthopaedics, The First Clinical Medical College of Xi′an Medical University, Xi′an, Shanxi,710061
Key words Ligamentum flavum；Pathology；The contents of collagen；Cervical spondylosis
颈椎病病因仍不很清楚，已知黄韧带退变在颈椎管狭窄症的发病因素中占重要地位，但有关黄韧带的形态结构研究报道很少，且多局限于正常人，更缺乏系统的对比研究[1]。本文通过观察正常成人组及颈椎管狭窄症患者组黄韧带的显微、超微结构，并用Woessner′s法定量测定其胶原含量，探讨颈椎管狭窄症患者黄韧带的病理和胶原含量变化特点及其与颈椎管狭窄症的关系。
, http://www.100md.com 1 材料与方法
1.1 病例选择
10例颈椎管狭窄症患者均根据临床症状、体征及常规X线、MRI检查明确诊断。年龄46～70岁，病程6～24个月。X线平片测量椎管与椎体矢状径比值均<0.75 ,MRI示颈髓后方有压迹。其中4例合并颈椎间盘突出者颈髓呈蜂腰状。全部患者均行后路单开门椎管扩大成形术，术中取C5～6、C6～7椎板间部分黄韧带。取10例成人黄韧带为正常对照组(年龄23～30岁；6例为颈外伤性骨折行后路减压时取材，4例为意外死亡之成人死后1～6h内取材。肉观察黄韧带无增厚，取材部位同上)。
1.2 组织病理学观察
光镜标本常规固定、包埋，分别做HE、间苯二酚染色。电镜标本常规处理，染色，H-600透射电镜观察。为更清楚地显示弹力纤维和胶原纤维，本实验在常规染色前加用1%鞣酸块染。
, http://www.100md.com
1.3 胶原含量测定
切下的黄韧带组织烘干后研磨成粉，称重，丙酮脱脂，自然干燥。用Woessner′s法测定黄韧带干粉中羟脯氨酸及胶原含量(mg/g干粉)。主要试剂有羟脯氨酸(sigma)、木瓜蛋白酶(merk)。
2 结果
2.1 组织病理学观察
2.1.1 正常对照组 光镜下呈现典型的弹力致密结缔组织结构特点，主要由弹力纤维组成，其间充填着少量的胶原纤维。弹力纤维呈波浪状，排列规则，与韧带纵轴一致。横断面上显示大量粗细不等的纤维、中央部染色较外周部浅。纤维间细胞数量很少，主要为纤维细胞。电镜下可清楚地显示大量的弹力纤维和丰富的胶原纤维。弹力纤维呈棒状或树枝状，中央部由大量无定形的均质状弹性蛋白和微纤维组成，电子密度较低；外周部为短微原纤维，呈短丛毛状，电子密度较高。弹力纤维间可见到细长的胶原纤维，排列规则整齐，上有清晰的周期性横纹(图1)。
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2.1.2 患者组 光镜下出现较多的纤维变性区，弹力纤维减少，外形不规则，染色较浅且不均匀，有些区域弹力纤维很少，甚至呈灶状缺失。有的患者可见到明显的钙化灶(图2)。电镜下持续出现大片的纤维变性区，弹力纤维出现肿胀、溶解、变细、断裂等现象，边界模糊不清，其内电子密度明显减低且不均匀，外周短微原纤维消失(图3)。胶原纤维增多，排列相当紊乱，稀疏不一，肿胀、断裂，有些区域胶原纤维也崩解减少(图4)。在纤维变性区，功能旺盛的成纤维细胞增多，也见到退变坏死的细胞。
图1 正常成人颈椎黄韧带的超微结构(×10000) 图2 患者黄韧带有明显的钙化灶(HE×40) 图3 患者黄韧带弹力纤维溶解、破坏，边界模糊不清，内部电子密度减低且不均匀(×3000) 图4 患者黄韧带胶原纤维明显增多，排裂紊乱，肿胀、断裂(×10000)
2.2 胶原含量
, 百拇医药
患者组黄韧带中胶原含量显著高于对照组(附表，P<0.05)。
附表 黄韧带中胶原含量
(
±s)
n
羟脯氨酸(mg/g干粉)
胶原(mg/g干粉)
患者组
10
47.29±4.99
363.7±38.37
, 百拇医药 对照组
10
56.19±3.99
432.1±30.68
3 讨论
组织学观察显示正常对照组颈椎黄韧带主要由弹力纤维组成，少量为胶原纤维，与文献报道的结果一致[2]，为人体中弹力纤维含量最高的组织，几乎完全呈现弹性特性。研究证实其应力-应变曲线与弹力纤维接近[3]。这一特点赋予黄韧带“预张力”，具有重要的生理意义。尽管脊柱后伸时黄韧带会缩短、增厚，但由于此"预张力"的作用，其本身尚不致发生皱褶而凸入椎管内压迫脊髓[4]。
病理学观察显示颈椎管狭窄症患者组黄韧带中弹力纤维明显减少，且出现较明显、广泛的变性。在这些区域可见到一些很细的不成熟弹力纤维，也见到功能旺盛的成纤维细胞及大量代偿性增生的胶原纤维，反映了黄韧带病变后新生组织修复的现象。在病变严重的患者见到钙化。Yoshida还发现病变严重的黄韧带出现软骨化生、骨化等，这些病理改变均可引起黄韧带弹性下降且肥厚[5]。
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为研究黄韧带中胶原的变化，用Woessner′s 法定量测定其胶原含量，结果显示患者组显著高于对照组。这从生物化学的角度支持了组织病理学的观察结果。至于新生成的胶原种类和作用至今尚未确定，但推测这些胶原纤维的增加是弹力纤维退变后继发引起的代偿性增生性反应，这种变化可能正是黄韧带肥厚的主要原因[6]。目前对黄韧带的形态学研究相对较多，而对生物化学，包括分子生物学的研究却甚缺乏。但对黄韧带中胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖各成份含量及交联的研究，对揭示黄韧带退变的机理意义重大，值得进一步深入研究。
颈椎黄韧带肥厚引起颈髓受压，1951年Taylor在分析颈椎过伸损伤合并颈髓损伤时就报道过，认为在过伸状态下颈髓可能被黄韧带与前部椎体后缘相互挤压致伤。Marrar作尸体模拟损伤实验证实了这一现象[7]。贾连顺测量了正常成人新鲜尸体颈椎黄韧带在前屈、后伸、中立位上的平均厚度变化，结果显示黄韧带在前屈位时被拉长、变薄，而在后伸位时却缩短、变厚并引起椎管容积变小[8]。由于黄韧带具有“预张力”，正常情况下颈椎后伸时可防止黄韧带出现皱褶而凸入椎管，压迫颈髓。当黄韧带退变后，其弹力纤维明显减少，并出现变性、钙化、骨化，而胶原含量却显著增加，这些病理、生化改变均可引起黄韧带弹性明显下降且肥厚，并使其“预张力”减小。在此情况下如果颈椎过伸，肥厚的黄韧带会出现皱褶而凸入椎管，压迫颈髓，这在椎管已发生狭窄的老年人中更明显。临床上颈椎管狭窄症患者颈部MRI片及椎管造影片上颈髓后方出现明显压迹，证明了退变肥厚的黄韧带是引起脊髓型颈椎病的原因之一。
, 百拇医药
参考文献
[1] Yahia LH,Garzon S,Strgknowsky H,et al. Ultrastructure of the human interspinous ligament and ligamentum flavum:a preliminary study[J]. Spine,1990,15:262-268.
[2] Postacchini F,Gumina S,Cinotti G,et al.Ligamenta flava in lumbar disc herniation and spinal stenosis[J].Spine,1994,19:917-922.
[3] 戴力扬，徐印坎.脊柱韧带的功能解剖与临床[J].中国临床解剖学杂志，1989,7(2):117-120.
[4] 戴力扬，杜晓冰.黄韧带退行性改变的组织学观察及其与腰椎管狭管症的关系[J].中华骨科杂志，1995,15:195-197.
, 百拇医药
[5] Yoshida M, Shima K,Tamiguchi Y, et al. Hypertrophied ligamentum flavum in lumbar spinal canal stenosis: pathogenesis and morphologic and immunohistochemical observation[J].Spine,1992,17: 1353-1360.
[6] Kawahara E,Oda Y, Katsudas S,et al.Microfilamentous type VI collagen in the hyalinized stroma of the hypertrophied ligamentum flavum[J].Virchows Arch A Pathol Anat Histopathol,1991,419:373-380.
[7] Marrar BC. Hyperextension injuries of the cervical spine[J].J Bone Joint Surg(Am),1974,56:1655-1662.
[8] Jia LS,Shen Q,Chen DY,et al.Dynamic changes of the cervical ligamental flavum in hyperextension-hyperflexion movement and their measurements[J]. Chinese Medical Journal,1990,103(1):66-70.
收稿日期：1999-05-17
修回日期：2000-03-25
, 百拇医药
单位：宋红星(西安医科大学第一附属医院骨科 710061 陕西省西安市健康路1号)；杨敏杰(西安医科大学第一附属医院骨科 710061 陕西省西安市健康路1号)；刘淼(西安医科大学第一附属医院骨科 710061 陕西省西安市健康路1号)
关键词：黄韧带；病理；胶原含量；颈椎管狭窄症
中国脊柱脊椎杂志000308 摘要 目的：探讨颈椎黄韧带退行性改变的病理和胶原含量变化的特点及其与颈椎管狭窄症的关系。方法：对比观察颈椎管狭窄症患者组及正常对照组颈椎黄韧带的显微和超微结构变化特点，并用Woessner′s法对其胶原含量进行生化测定。结果：患者组黄韧带弹力纤维减少，胶原纤维代偿性增多，纤维排列紊乱，并出现较明显的变性及钙化；黄韧带胶原含量较正常对照组显著增高(P<0.05)。结论：患者颈椎黄韧带弹力纤维减少，且变性及钙化，而胶原含量却显著增高。前者引起黄韧带弹性下降，而后者则是黄韧带肥厚的主要原因。黄韧带弹性下降且肥厚可导致或加剧颈椎管狭窄，引起颈髓后方受压。
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中图分类号：R361+.3 文献标识码：A
文章编号：1004-406X(2000)-03-0154-03
Alterations of pathology and the contents of collagen in the ligamentum flavum and its relationship to cervical spinal stenosis
SONG Hong-xing YANG Min-jie LIU Miao
(hinese Journal of Spine and Spinal Cord,2000,10(3):154～156)
Abstract Obsjective：To study the pathology and the contents of collagen of the degenerative cervical ligamentum flavum and its relationship to cervical spinal stenosis. Method:The microstructures and ultrastructures of the cervical ligamentum flavum were observed in 10 patients with cervical spinal stenosis and 10 normal adults,meanwhile,the contents of collagen in ligaments were determined by Woessner′s method.Result:In the patient′s group,cervical ligamentum flavum showed decrease of the elastic fibers and proliferation of the collagen fibers,which run in a random fashion,with marked fibrotic changes as well as calcification.The contents of collagen in the patient′s group was significantly higher than those in the normal adults.There were significant difference between the two groups (P<0.05).Conclusion: The ligamentum flavum of the patients showed degeneration,and calcification of the elastic fibers,also,significant increase of the contents of collagen quantity were present in the ligament of patients. The former would destroy the elasticity of the ligamentum flavum,the later might be the main factor to the thicking of the ligamentum flavum.These changes could cause or aggravate cervical spinal stenosis.
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Author′s address Department of Orthopaedics, The First Clinical Medical College of Xi′an Medical University, Xi′an, Shanxi,710061
Key words Ligamentum flavum；Pathology；The contents of collagen；Cervical spondylosis
颈椎病病因仍不很清楚，已知黄韧带退变在颈椎管狭窄症的发病因素中占重要地位，但有关黄韧带的形态结构研究报道很少，且多局限于正常人，更缺乏系统的对比研究[1]。本文通过观察正常成人组及颈椎管狭窄症患者组黄韧带的显微、超微结构，并用Woessner′s法定量测定其胶原含量，探讨颈椎管狭窄症患者黄韧带的病理和胶原含量变化特点及其与颈椎管狭窄症的关系。
, http://www.100md.com 1 材料与方法
1.1 病例选择
10例颈椎管狭窄症患者均根据临床症状、体征及常规X线、MRI检查明确诊断。年龄46～70岁，病程6～24个月。X线平片测量椎管与椎体矢状径比值均<0.75 ,MRI示颈髓后方有压迹。其中4例合并颈椎间盘突出者颈髓呈蜂腰状。全部患者均行后路单开门椎管扩大成形术，术中取C5～6、C6～7椎板间部分黄韧带。取10例成人黄韧带为正常对照组(年龄23～30岁；6例为颈外伤性骨折行后路减压时取材，4例为意外死亡之成人死后1～6h内取材。肉观察黄韧带无增厚，取材部位同上)。
1.2 组织病理学观察
光镜标本常规固定、包埋，分别做HE、间苯二酚染色。电镜标本常规处理，染色，H-600透射电镜观察。为更清楚地显示弹力纤维和胶原纤维，本实验在常规染色前加用1%鞣酸块染。
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1.3 胶原含量测定
切下的黄韧带组织烘干后研磨成粉，称重，丙酮脱脂，自然干燥。用Woessner′s法测定黄韧带干粉中羟脯氨酸及胶原含量(mg/g干粉)。主要试剂有羟脯氨酸(sigma)、木瓜蛋白酶(merk)。
2 结果
2.1 组织病理学观察
2.1.1 正常对照组 光镜下呈现典型的弹力致密结缔组织结构特点，主要由弹力纤维组成，其间充填着少量的胶原纤维。弹力纤维呈波浪状，排列规则，与韧带纵轴一致。横断面上显示大量粗细不等的纤维、中央部染色较外周部浅。纤维间细胞数量很少，主要为纤维细胞。电镜下可清楚地显示大量的弹力纤维和丰富的胶原纤维。弹力纤维呈棒状或树枝状，中央部由大量无定形的均质状弹性蛋白和微纤维组成，电子密度较低；外周部为短微原纤维，呈短丛毛状，电子密度较高。弹力纤维间可见到细长的胶原纤维，排列规则整齐，上有清晰的周期性横纹(图1)。
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2.1.2 患者组 光镜下出现较多的纤维变性区，弹力纤维减少，外形不规则，染色较浅且不均匀，有些区域弹力纤维很少，甚至呈灶状缺失。有的患者可见到明显的钙化灶(图2)。电镜下持续出现大片的纤维变性区，弹力纤维出现肿胀、溶解、变细、断裂等现象，边界模糊不清，其内电子密度明显减低且不均匀，外周短微原纤维消失(图3)。胶原纤维增多，排列相当紊乱，稀疏不一，肿胀、断裂，有些区域胶原纤维也崩解减少(图4)。在纤维变性区，功能旺盛的成纤维细胞增多，也见到退变坏死的细胞。
图1 正常成人颈椎黄韧带的超微结构(×10000) 图2 患者黄韧带有明显的钙化灶(HE×40) 图3 患者黄韧带弹力纤维溶解、破坏，边界模糊不清，内部电子密度减低且不均匀(×3000) 图4 患者黄韧带胶原纤维明显增多，排裂紊乱，肿胀、断裂(×10000)
2.2 胶原含量
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患者组黄韧带中胶原含量显著高于对照组(附表，P<0.05)。
附表 黄韧带中胶原含量
(
±s)n
羟脯氨酸(mg/g干粉)
胶原(mg/g干粉)
患者组
10
47.29±4.99
363.7±38.37
, 百拇医药 对照组
10
56.19±3.99
432.1±30.68
3 讨论
组织学观察显示正常对照组颈椎黄韧带主要由弹力纤维组成，少量为胶原纤维，与文献报道的结果一致[2]，为人体中弹力纤维含量最高的组织，几乎完全呈现弹性特性。研究证实其应力-应变曲线与弹力纤维接近[3]。这一特点赋予黄韧带“预张力”，具有重要的生理意义。尽管脊柱后伸时黄韧带会缩短、增厚，但由于此"预张力"的作用，其本身尚不致发生皱褶而凸入椎管内压迫脊髓[4]。
病理学观察显示颈椎管狭窄症患者组黄韧带中弹力纤维明显减少，且出现较明显、广泛的变性。在这些区域可见到一些很细的不成熟弹力纤维，也见到功能旺盛的成纤维细胞及大量代偿性增生的胶原纤维，反映了黄韧带病变后新生组织修复的现象。在病变严重的患者见到钙化。Yoshida还发现病变严重的黄韧带出现软骨化生、骨化等，这些病理改变均可引起黄韧带弹性下降且肥厚[5]。
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为研究黄韧带中胶原的变化，用Woessner′s 法定量测定其胶原含量，结果显示患者组显著高于对照组。这从生物化学的角度支持了组织病理学的观察结果。至于新生成的胶原种类和作用至今尚未确定，但推测这些胶原纤维的增加是弹力纤维退变后继发引起的代偿性增生性反应，这种变化可能正是黄韧带肥厚的主要原因[6]。目前对黄韧带的形态学研究相对较多，而对生物化学，包括分子生物学的研究却甚缺乏。但对黄韧带中胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖各成份含量及交联的研究，对揭示黄韧带退变的机理意义重大，值得进一步深入研究。
颈椎黄韧带肥厚引起颈髓受压，1951年Taylor在分析颈椎过伸损伤合并颈髓损伤时就报道过，认为在过伸状态下颈髓可能被黄韧带与前部椎体后缘相互挤压致伤。Marrar作尸体模拟损伤实验证实了这一现象[7]。贾连顺测量了正常成人新鲜尸体颈椎黄韧带在前屈、后伸、中立位上的平均厚度变化，结果显示黄韧带在前屈位时被拉长、变薄，而在后伸位时却缩短、变厚并引起椎管容积变小[8]。由于黄韧带具有“预张力”，正常情况下颈椎后伸时可防止黄韧带出现皱褶而凸入椎管，压迫颈髓。当黄韧带退变后，其弹力纤维明显减少，并出现变性、钙化、骨化，而胶原含量却显著增加，这些病理、生化改变均可引起黄韧带弹性明显下降且肥厚，并使其“预张力”减小。在此情况下如果颈椎过伸，肥厚的黄韧带会出现皱褶而凸入椎管，压迫颈髓，这在椎管已发生狭窄的老年人中更明显。临床上颈椎管狭窄症患者颈部MRI片及椎管造影片上颈髓后方出现明显压迹，证明了退变肥厚的黄韧带是引起脊髓型颈椎病的原因之一。
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参考文献
[1] Yahia LH,Garzon S,Strgknowsky H,et al. Ultrastructure of the human interspinous ligament and ligamentum flavum:a preliminary study[J]. Spine,1990,15:262-268.
[2] Postacchini F,Gumina S,Cinotti G,et al.Ligamenta flava in lumbar disc herniation and spinal stenosis[J].Spine,1994,19:917-922.
[3] 戴力扬，徐印坎.脊柱韧带的功能解剖与临床[J].中国临床解剖学杂志，1989,7(2):117-120.
[4] 戴力扬，杜晓冰.黄韧带退行性改变的组织学观察及其与腰椎管狭管症的关系[J].中华骨科杂志，1995,15:195-197.
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[5] Yoshida M, Shima K,Tamiguchi Y, et al. Hypertrophied ligamentum flavum in lumbar spinal canal stenosis: pathogenesis and morphologic and immunohistochemical observation[J].Spine,1992,17: 1353-1360.
[6] Kawahara E,Oda Y, Katsudas S,et al.Microfilamentous type VI collagen in the hyalinized stroma of the hypertrophied ligamentum flavum[J].Virchows Arch A Pathol Anat Histopathol,1991,419:373-380.
[7] Marrar BC. Hyperextension injuries of the cervical spine[J].J Bone Joint Surg(Am),1974,56:1655-1662.
[8] Jia LS,Shen Q,Chen DY,et al.Dynamic changes of the cervical ligamental flavum in hyperextension-hyperflexion movement and their measurements[J]. Chinese Medical Journal,1990,103(1):66-70.
收稿日期：1999-05-17
修回日期：2000-03-25
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