椎间盘的生物化学

责任编辑:上海骨科医院 日期:2009-03-19 来源:上海西郊骨科医院专家

    一、正常椎间盘


    椎间盘作为人体活动的主要承载结构,是一种特殊类型的纤维结缔组织,其主要成分有:胶原、蛋白多糖、水、非胶原蛋白和少量弹性纤维。


    (一)胶原


    胶原是椎问盘的主要组织成分和结构单位,占椎间盘干重的1/2,构成椎问盘的框架。纤维环的胶原纤维呈同心圆状致密排列,纤维与椎间盘平面呈30。,层间也有一定的夹角,使其具有较高的弹性和较低的伸展性。髓核中胶原纤维呈松散网状捧列,构成髓核的框架,髓核周围的胶原纤维形成束带,构成移行区,发挥固定髓核的作用。软骨板由透明软骨组成,其胶原纤维排列与关节软骨相似。


    椎间盘主要含I型、Ⅱ型两种胶原纤维,I型胶原主要集中在纤维环的外层,占椎间盘I型胶原总量的40%。由纤维环外层向髓核方向,I型胶原逐渐减少,Ⅱ型胶原含量逐渐增多。髓核则主要含Ⅱ型胶原。I型胶原的分子构型为[a1(I)]2a2,分子量为3×10。,长约300nm,直径约1.5nm。I型胶原由约1050个氨基酸构成。含12~15个羟赖氨酸残基,亚氨酸的糖化作用弱,分子的水含量较低,能耐受强的张力和剪力,不耐受压力。胶原分子由细胞合成后,在细胞外聚合成胶原原纤维。Ⅱ型胶原分子构型由三条a1(Ⅱ)链构成,Ⅱ型胶原分子中的羟赖氨酸残基含量达36~72个,氨基酸构成的不同,使Ⅱ型胶原与I型胶原的功能有所不同。羟赖氨酸侧链经糖化作用后产生二糖衍生物(葡萄糖基半乳糖羟赖氨酸)和单糖衍生物(半乳糖基羟赖氨酸)。通过糖化作用可使水分子在亚氨基酸的侧链上聚集,使胶原更适于承受和吸收压力。


    纤维环中的胶原含量明显高于髓核,而且主要以I型和Ⅱ型胶原为主。而髓核中胶原含量较少,髓核中心含Ⅱ型胶原,没有发现I型胶原存在,Ⅱ型胶原纤维与其上附着的具有吸水特征的黏多糖蛋白形成复合体.共同维持髓核的容积和性质稳定,使髓核具有承受压力、吸收震荡和弹性形变的能力。现已证实椎间盘除含I型、Ⅱ型胶原成分外,还有Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ、Ⅸ、X型等胶原成分,这些胶原成分的变化与椎问盘细胞的代谢直接相关,反映着椎间盘的功能状态。上述微量胶原成分尽管含量少,但它们在椎问盘基质胶原纤维的组织过程及椎间盘生物力学等方面发挥着重要作用。Boos发现X型胶原在明显退变的椎间盘中表达,但表达的机制尚不清楚。Nerlieh对不同年龄组椎间盘组织进行光镜观察及免疫组织化学染色,发现年轻人及成年人中椎间盘髓核细胞周围有Ⅳ及X型胶原存在,X型胶原由椎间盘肥大的软骨细胞合成,它的出现预示髓核细胞类型的改变。有人发现退变椎间盘中Ⅲ型胶原的含量明显高于正常椎间盘,提示Ⅲ型胶原含量增多与创伤的修复有关。Roberts发现Ⅵ型胶原位于椎间盘及软骨终板细胞旁,其功能尚不清楚。

上一篇:椎间盘的营养及神经支配
下一篇:椎间盘的组织形态