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腰椎间盘突出所致坐骨神经痛发病机制 
上传时间:2015-9-30 13:58:01   浏览次数:2735
  坐骨神经痛是临床常见症状,大部分是由腰椎间盘突出所引起。目前认为,坐骨神经痛发病机制与神经根受到的机械性压迫损害、化学性炎症刺激和突出椎间盘诱发的自身免疫反应等因素密切相关。在神经根受到压迫损害的基础上,突出椎间盘组织诱发和产生的一系列炎性改变是导致坐骨神经痛的主要原因。本文就近年来腰椎间盘突出所致坐骨神经痛发病机制的研究进展作一综述。
1、突出椎间盘组织对邻近神经根的机械性压迫损害
  Mimer等于1934年首次详细阐述腰椎间盘突出的实质及与坐骨神经痛的关系。并采用手术切除突出椎间盘组织的方法解除对神经根压迫,以治疗坐骨神经痛。至此,突出椎间盘组织对神经根的机械性压迫损害被认为是诱发坐骨神经痛的重要因素。目前认为,突出椎间盘组织对神经根的机制主要包括压迫和(或)牵引,这两种作用经常共同存在,压迫和(或)牵引对神经根造成的损害包括直接的机械效应和通过损害其血供而产生的间接效应,血供障碍所致的间接效应较机械效应对神经根的损伤更大。神经根比周围神经对压迫更加敏感,在一定压力作用下,神经根的动脉血流终止,静脉淤血所致毛细血管逆流是神经根压迫综合征的一个重要病理生理机制。
  当神经根受到的压迫作用较轻时,神经递质、蛋白质等营养物质自神经细胞胞体向轴突远端转运中常受到损害,导致神经支配区功能障碍。犬脊神经压迫模型研究证实,在压迫24 h后经免疫组化方法可观察到受压远端神经轴突内P物质和生长抑素聚集。背根神经节内细胞数量显著减少,压迫1周后可观察到背根神经内与痛温觉传导相关的P物质和生长抑素阳性反应的神经纤维数量明显减少,这种机械压迫作用破坏了神经正常的新陈代谢,导致神经功能损害。有研究对大鼠背根神经节造成人为挤压伤,经免疫组化方法检测背根神经节和脊髓内细胞外信号调节激酶活化状态(即磷酸化细胞外信号调节激酶活性)发现,其活性状态在背根神经节和脊髓内可持续20 min,在许旺细胞内可持续24 h以上,这种磷酸化细胞外信号调节激酶在炎症刺激和疼痛信息传导过程中起着重要作用,并可导致患者疼痛超敏。
  当神经受到的压力较大时,神经内部血流减慢,甚至停止。导致神经内部毛细血管淤血、通透性增加、神经纤维变性、郎飞结节移位及髓鞘剥脱性改变。这与手术中见到的神经根病理改变相一致,尤其是椎间孔型腰椎间盘突出患者,其神经病变严重,常需早期手术解除压迫。有些患者活动后疼痛症状常加剧,可能与神经根或椎管内静脉淤血密切相关,经过休息后神经内血流障碍减轻,症状可获得明显缓解。神经根受到损害后,其神经传导性也受到损害,并产生异常的电活动及超兴奋。
椎间盘突出时有无碎片,椎间盘物质是否突破后纵韧带、硬膜,这些病理改变与疼痛的关系,候树勋等早在1993年通过临床观察指出,只有49%膨出型LDH患者有非常典型的神经根性疼痛症状,而只有14%的脱出型患者有此症状。这说明髓核的突出类型与腰腿痛程度无明确关系。虽然椎间盘突出程度越重,LDH患者运动传导速度降低与时程均值延长、峰值升高越明显,但巨大突出与突出较轻患者组间比较直腿抬高高度无明显差异,说明髓核空间占位的大小与神经根受挤压的程度无明显关系。近年来影像学检查也发现腰椎间盘突出的程度及其对神经根的压迫程度与患者的临床症状并不完全一致。
2、炎症刺激作用
  临床上坐骨神经痛患者的症状在服用非类固醇类抗炎镇痛药(NSAD)或神经脱水剂后常可获得明显缓解,手术治疗中也常可见到有些患者腰椎间盘突出并不严重,但邻近的神经根却与周围组织相互粘连,受压神经根也常有充血、水肿、渗出等炎性改变。实验研究也发现,对经过3个月保守治疗无效的椎间盘源性腰背痛患者椎间盘注射类固醇类激素后短期内症状可获得明显缓解,且炎症终板在MRI图像上可产生明显的缓解性改变,提示炎症因素也参与了坐骨神经痛的发病机制。近年来,许多学者对手术切除后突出椎间盘组织进行病理学和免疫组化方面的相关研究。Haro等研究发现,突出腰椎间盘组织的病理学特征为边缘明显、巨噬细胞浸润和血管形成并伴有中等程度T淋巴细胞浸润的肉芽组织。Kobayashi等对手术切除的突出椎间盘标本进行研究,发现新生毛细血管和来源于毛细血管内单核细胞的巨噬细胞是导致椎间盘发生退变的重要因素,且巨噬细胞内溶酶体释放的多种胶原蛋白酶参与了椎间盘退变的发生。免疫组化研究显示,疼痛椎间盘肉芽组织区域有大量肥大细胞和巨噬细胞分布,肉芽组织邻近区域仅有少量分布,而非肉芽组织区域、生理老化椎间盘和正常对照组中则没有分布。俞海明等对确诊为腰椎间盘突出症并有坐骨神经痛症状患者手术治疗髓核组织标本进行免疫组化研究,发现环氧化酶(COX-2)和血管内皮生长因子(VEGF)参与了腰椎间盘退变、突出的发病机制,且随着椎间盘退变的进展,COX-2和VEGF的表达逐渐增高;由此认为退变、突出的椎间盘组织是一种发生了炎性改变的组织,据此推测随着腰椎间盘退变的进展,其发生炎症反应的程度也越来越严重。McCarron等将犬自体髓核匀浆组织经导管注入腰硬膜外隙,结果观察到邻近组织发生了明显的炎症反应如硬膜和硬膜外脂肪水肿、纤维蛋白沉积、较多多形核细胞浸润及少量组织细胞、淋巴细胞、浆细胞浸润,说明髓核组织本身具有诱发炎症的作用。由于髓核组织在发生炎症反应的椎间盘组织突出到硬膜外间隙时还具有诱发炎症的能力,可进一步导致邻近结构及髓核组织本身炎症反应加剧,它们之间相互作用、相互制约、反复循环,从而导致病程进展和病情加剧。有研究发现退变、突出的椎间盘组织中多种细胞因子如磷脂酶A2(PLA2)、IL-1、IL-6、TNF- α、组胺、5-羟色胺(5-HT)、COX、前列腺素(PG)E2、一氧化氮(NO)、IgM、IgG等呈高浓度表达。这些细胞因子是导致坐骨神经痛的重要因素,IL-1可刺激PGE2和5-HT合成,且可提高机体对疼痛的敏感性;IL-6可刺激局部炎症细胞聚集、激活和炎症介质释放;氢离子、PGE2、缓激肽、乳酸等则是直接致痛物质,可直接作用于神经纤维而产生疼痛或痛觉过敏。而IL-1、IL-6、TNF- α等虽无直接致痛作用,但可促进炎症发生发展和直接致痛物质的合成释放,还可通过影响血神经屏障或局部微循环而间接影响脊神经根和背根神经节,导致血管扩张和通透性增加,引起邻近神经根充血、水肿、渗出,使得受损神经元产生异常电位活动(这是产生痛觉异常的生理学基础),并可通过降低疼痛阈值造成痛觉过敏和感觉异常,增加外周伤害性感受器对PGE2等直接致痛物质的敏感性,产生行为性改变。这些细胞因子存在于炎性椎间盘组织巨噬细胞、T细胞和肥大细胞。并通过细胞脱颗粒方式释放,说明炎症介质与坐骨神经痛发病机制密切相关,因此控制炎症反应对于治疗腰椎间盘突出及其导致的坐骨神经痛,是一个至关重要的措施。
3、微循环障碍
  椎间盘的营养通路主要有二:一是终板途径,椎体内血管的营养物质通过骨髓腔-血窦-软骨终板界面扩散到椎间盘,营养纤维环及髓核内层;二是纤维环途径,即纤维环表面血管营养纤维环外层,软骨终板既有屏障功能,又有营养中介作用,Otaga和Whiteside证实其为主要途径。随着机体的老化,供应椎间盘周围的血管数量减少,软骨终板逐渐钙化,妨碍营养物质的供应及椎间盘代谢产物的排泄,使椎间盘周围血供减少,降解的细胞外基质大分子聚集和椎间盘内含水量降低也影响了代谢物质通过细胞外基质的弥散,进一步损害了细胞的营养供应。随着营养物质的减少,乳酸堆积,pH值降低,细胞代谢功能障碍,最终导致椎间盘内细胞死亡,从椎间盘的营养途径可看出改善微循环对于治疗腰椎间盘突出有重要意义。有研究分析了血液流变学与腰椎间盘突症之间的关系,结果提示血液流变学与腰椎间盘突出症有密切相关性。中医认为腰椎间盘突出症属血瘀症痹症范畴乃静脉痹阻瘀血停滞为患。血瘀症的实质是全身或局部血液流变性发生紊乱,血液呈现异常的浓黏稠凝聚状态,微循环障碍。腰椎间盘突出症可能导致血液流变性改变,而血液流变性的变化也可能加重病情,现代医学研究也证实活血化瘀药物能改善血液循环;增加血液流量改善血液流变性,具有促纤溶和抗凝作用。活血化瘀药物通过改善血流微血管形态、毛细血管通透性及其渗出,来改善椎管内外循环和微环境。
4、免疫反应
  腰椎间盘是人体最大的无血供组织,髓核组织由纤维环包裹而与周围血循环相隔绝,它是一种隐蔽的自身抗原,因此未能被自身免疫系统所识别。当纤维环发生破裂,这种自身抗原暴露后会被自身免疫系统识别,诱发自身免疫反应。Spiliopoulou等对腰椎间盘突出症患者血清和脑脊液检测发现,IgG和IgM增高,且下肢神经功能损害严重者椎间盘中IgM浓度亦明显升高。Pennington等在犬椎间盘组织中发现有IgG浸润。张天宏等研究证实,在破碎椎间盘中存在单核巨噬细胞、T淋巴细胞及免疫复合物沉积而诱发的免疫反应。IgG在突出椎间盘局部沉积,说明同时有体液因素参与了这种自身免疫反应,也证明机体对椎间盘抗原的反应属于迟发型超敏反应。因此。自体髓核组织可诱导自身产生免疫炎症反应。对于这种自身免疫反应与坐骨神经痛的关系,刘志伟等的实验证实抗原抗体复合物阳性和强阳性表达与髓核暴露于机体免疫系统的程度相关。临床疼痛症状程度与自身免疫反应程度相关。突出椎间盘组织中表达的炎症细胞因子、免疫细胞和免疫复合物是导致疼痛的主要因素,但目前对于这种自身免疫反应如何诱发坐骨神经痛的免疫分子学机制尚不清楚。
5、神经生物学作用
  椎间盘组织是人体较早发生退变的组织之一,当椎间盘发生退变时,神经纤维末梢可长入纤维环内2/3,甚至髓核组织中。有研究对兔腰椎间盘采用免疫组化检测发现,髓核组织表层P75神经营养因子免疫反应神经元阳性率为75.8%±5.1%,酪氨酸激酶A免疫反应神经元阳性率为75.1%±3.9%,这两种神经生长因子对刺激椎间盘及其邻近组织神经纤维长入和生长具有重要的作用。研究发现,大鼠实验性腰椎间盘突出模型背根神经节内神经生长因子含量显著增加,并可引起疼痛相关行为改变,这说明神经生长因子还具有促发炎性痛觉过敏和神经性疼痛的作用。有研究发现,人腰椎退变性小关节组织中同样存在神经生长因子及其受体酪氨酸激酶表达,这些神经生长因子促进炎症进展,诱发肌肉酸痛并产生对热刺激的超敏作用。因此,受神经支配的椎间盘是发生腰腿痛的重要病理基础,即有疼痛信息传人神经感觉末梢。此外,中枢神经系统也可能参与坐骨神经痛的调节作用。有研究对脊髓横断小鼠腓总神经进行电流条件刺激,结果发现半腱肌牵张反射活动明显增加,尤其是在电流刺激快结束时;认为脊髓中枢敏感机制可能参与了这种牵张反射活动的增加,推断这种中枢敏感机制在腰椎间盘突出症肌腱紧张活动中起着重要作用。受损脊神经根产生的疼痛输入信号可增加肌牵张反射活动,这种肌牵张反射活动的维持依赖于中枢敏感机制,炎症致痛物质对坐骨神经痛的伤害性刺激可增加这种肌肉的牵张反射,从而诱发腰背部肌肉及下肢肌肉的痉挛性疼痛。对具有放射性坐骨神经痛症状的腰椎间盘突出症患者采用电子压力测痛仪测量痉挛的背部肌肉压力疼痛阈值的研究发现,中枢神经系统超兴奋状态也可能导致椎间盘突出疼痛侧压力疼痛阈值降低,使得轻微的背部肌肉痉挛即刻诱发坐骨神经放射性疼痛。
6、生物社会心理因素
  坐骨神经痛患者自身心理负担明显重于无症状人群,疼痛症状常导致患者心理负担进一步加重。这些心理因素包括忧虑、对疾病过度恐惧等。一项临床随机对照研究报道。对亚急性腰腿痛患者的生物心理联合治疗较单纯生物治疗更能明显改善患者预后,说明心理因素在腰腿痛患者发病过程中起着一定作用。Schiphorst-Preuper等在一项多变量因素横断面研究中也认为,对疼痛恐惧等的心理因素在慢性腰背痛中起着重要作用。因此。有学者对腰背痛提出一种新概念,即生物心理社会疼痛综合征。一项随机病例对照研究发现,慢性腰背痛,尤其是伴有坐骨神经痛的人群匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)要显著高于正常人群,说明有睡眠障碍的人群更易发生慢性腰背痛,即睡眠质量也与坐骨神经痛的发生有明显相关性。有研究对腰椎放射性疼痛或坐骨神经痛文献进行系统评价,结果发现超重、肥胖、长期吸烟史、高强度体育运动和血清高水平C反应蛋白与坐骨神经放射性疼痛存在正相关。
  综上所述,腰椎间盘突出引起坐骨神经痛的因素是多方面的,髓核组织机械性压迫作用及其本身发生的炎症反应是导致邻近神经根结构和功能改变的重要因素。手术摘除突出髓核组织是目前治疗坐骨神经痛的主要方法,突出椎间盘组织中所含有的致炎、致痛物质是导致坐骨神经痛的重要因素,这些物质的含量与疼痛的关系及分子致痛机制的研究,对患者行保守治疗具有指导性意义。此外,患者心理因素也是一个不容忽视的环节。
                                                                   来源:千亿国际首页医学

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