腰痛研究的新进展

xuleqin

尽管腰痛是极常见的伤病，但长期以来对其发生机理的认识多建立在推测和假设的基础上。如腰椎间盘突出症患者有腰腿痛，就认为是髓核压迫神经根产生了疼痛，如果双侧腰肌压痛，X光平面上显示第三腰椎横突稍长，于是出现了第三腰椎横突综合征的诊断，如患者腰部疼痛，发现L5横突肥大或不对称，又会有一个新的诊断，这样，诊断很多，又无客观实验的证据，因此各种学说争议纷纭。近来，随着对腰痛机制基础研究的进展，新的研究结果动摇了许多传统理论。人们已从解剖学、生理学和生物化学的角度对复杂和精细的脊柱结构和腰腿痛的多源性有了更深刻的认识。

1  腰痛的神经解剖基础
   现代研究表明，所有脊柱结构都富于神经分布，而且那是多节段重叠性的，只有椎间盘的内层纤维环和硬膜囊的背侧缺乏神经支配。多种脊柱的组织结构都可直接或间接地引起疼痛，但是由于脊柱组织的紧密性和神经分布的丰富和重叠，难以区分明确的致痛组织。下面将分别讨论椎间盘、椎间关节、神经根和背根节，一般认为，上述组织是产生腰痛的组织或参与腰的传导和调控。

1．1  椎间盘
   椎间盘具有多重感觉神经支配，其外侧部和前纵韧带接受灰交通支的支配，后外侧部除接受灰交通支外还接受椎窦神经的支配。椎间盘的感受器呈不均匀分布，大部分分在外侧，小部分在后侧，而前侧应更加稀少，其密集分布区也是椎间盘易损伤的部分。由于椎间盘受多重神经支配，形成空间总和而加速疼痛冲动的传人。在正常情况下较轻疼痛冲动的传人可能受到弥散疼痛抑制阀


门的调节。交感介导也可加重疼痛，自主神经末稍分布于脊柱上，可引起恶心、出汗、烧灼感等，这种交感的传入活动可兴奋A-纤维机械感受器，引起的疼痛感受。组织学观察发现，椎间盘的微创伤可以不愈合。这一现象是否由于椎间盘无血管之故还不清楚。可能是微小的创伤不足以引起炎症和愈合反应或椎间盘无血运特性限制了炎症和愈合反应。不良愈合导致组织强度的下降，易于再损伤，而反复的损伤最终导致持续的炎症，炎症又使疼痛感受器敏感。

1．2  椎间关节
   椎间关节及其有关结构都受来自脊神经下行背支的丰富支配。来自椎间关节的传人纤维主要是III型和IV型纤维，其丰富的神经末稍在关节囊形成细密的神经丛。关于滑膜皱壁的痛觉神经分布颇有争议，最近有人通过电镜、嗜银染色和免疫荧光染色，发现椎间关节内隐窝的滑膜皱壁内滑膜下组织有神经纤维和P物质，这提示了这一区域内神经感受器具有疼痛感觉功能。显然，椎间
关节神经的多重支配性与椎间盘相似，因而前述的疼痛机制都可发生于椎间关节。但椎间关节也有其特殊性、它是有血液供应的，因此，炎性反应的血管作用更大，这对愈合有利，但也可导致过度增生，引起椎间关节的退行性变，椎间孔狭窄而压迫神经根。滑膜炎、退变和滑膜皱壁的嵌顿也是椎间关节疼痛持续和复发的原因。

1．3  神经根
   椎管内“紧密”的解剖特点意味着一种组织的炎症或移动将刺激或影响它组织，并造成一个第二疼痛源。机械的压迫和炎性致痛物的存在会降低痛阈，因而引起疼痛。这种紧密构造，使和神经根处在变成第二疼痛源的危险之中。从结构上看，神经根易于损伤，它是包裹在一层薄膜中，无神经外膜抵御机械应力。神经根的压迫性损伤可以造成神经内毛细血管通透性增高，导致水肿形成；同时由于神经内液压的升高而影响神经根的营养输送。这一机制对于为结缔组织紧密包裹的神经根节段尤为重要，因此椎间孔部的神经根比中央的马尾神经更容易发生所谓“嵌压综合征”。神经根的血供近端来自脊髓血管，远端来自节段动脉中间支。这两个系统在神经根的外三分之一相吻合，该部的血管网发育不充分，是一个易损伤部位。周围神经内毛细血管网，存在有类似
与血－脑屏障的血－神经屏障，神经根是否有类似屏障尚有疑义。实验研究表明，神经根毛细血管内血浆白蛋白向神经内的运转少于背根节和周围神经。如果神经根中确实血－神经屏障，发育程度也不及周围神经，因此，神经根就更容易发生水肿。Parke等认为，静脉瘀血是造成神经根性疼痛的一个重要因素，他们发现，严重椎管狭窄症伴有间歇性破行患者的神经根中动脉未见明显的血管闭塞，而静脉却明显减少，大量的动、静脉短路开放。

1．4  背根节
   从解剖学角度看，背根节是机体内、外环境与脊髓的联结纽带。背根节中的感觉细胞体对机械移位高度敏感，可自发性放电，这种自发放电并受周围神经损伤的显著影响。背根节神经膜本身就是十分敏感的机械刺激所激活。Lindblom首先提出背根节是腰痛的调节器，他认为，鉴于背根节的血供特点和其紧张的关节囊，机械压迫可以导致神经内水肿，并进一步造成细胞体的供血减少，而背根节功能障碍和疼痛可能与之有关。背根节是多种神经肽的制造场所，许多神经肽是炎症前体（如P物质），它们由细的初级传人神经中释放出来后，作用于肥大细胞引起一系列其它炎症因子的释放，如组织胺、血清素和白三烯等，这些因子使血管扩张和通透性增强，促发炎症，同时又使疼痛感受器敏感。由此可见，DRG与放射性皮区疼痛和痛觉过敏有关。

2   神经根机械压迫损伤的病理生理
   神经根相对受到良好的保护，不易受周围组织外部创伤的损害。但是，由于神经很不具有周围神经那样的结缔组织保护鞘，所以对椎管内病变所导致的直接机械压迫特别敏感。

2．1  神经组织压迫性损伤
   压迫对于神经可产生直接的机械效应和通过损害神经血供而产生间接效应。将神经置于一个加压容器内，如果处于高浓度氧状态，神经仍有功能；如果将氧压降到正常水平，神经功能就很快消失。显而易见，缺血对于神经的传导功能的影响更甚于压力本身。神经局部压迫对神经的直接机械效应包括神经纤维变形、郎飞氏结移位和结周髓鞘剥脱，但这只见于很高的压力的压迫后，而低压水平（26．7kPa）的压迫所引起的变化是继发于神经营养供应损害的。4kPa（30mmHg）压力可造成轴流的变化，蛋白由神经细胞体向轴突远端的转运将受到损害、这将进一步加强远段轴突对压迫效应的敏感性，这一作用叫做“双重挤压综合征”（double－crush Syndrome）。当神经受到的压力达到平均动脉压时，神经内部血管系统的血流中止，即受压的神经节段发生缺血。在更高的压力（26．7～53．3kPa）下即使压迫时间很短，会引起神经结构的改变和神经功能的障碍。因此可见，所造成
的神经损伤程度似乎与所施压力强度有关。压迫也会造成神经内血管通透性的改变，使得大分子物质和液体漏出，继发水肿。以 6．7kPa（52mmHg）水平压迫4～6小时就可引起周围神经毛细血管变化。上述局部压迫所产生的效应在受压节段的边缘部表现的最显著，这种所谓“边缘效应”是因为受压节段边缘区发生的受压组织与未受压组织的相对位移所致。

2．2  神经根压迫
   神经根比周围神经对压迫更加敏感，但是关于引起神经营养或功能障碍的临界压力未见报道。Olmarkef等发现，在压迫接近平均动脉压水平时神经根的动脉血流终止，微静脉血流在0．67～1．3kPa水平停滞，毛细血管的流动取决于临近微静脉的回流是否充分。静脉淤血所致的毛细血管逆流是神经根压迫综合征的一个重要的病理生理机制。神经根的营养物质可来自内部血管系统和脑脊液，一般认为即使发生血管损害，经后一种途径仍可提供营养。但实验研究表明，在很低的压力下同位素氢标记物进人神经根的量明显减少，这说明所有的营养输送途径均受阻。压迫也同样会导致神经根内毛细血管通透性的改变，在6．7kPa(52mmHg)的压力下压迫2分钟就可发生水肿，继而影响毛细血管的血流并因此影响神经根的营养。因为水肿在压力解除后仍可持续一段时间，所以水肿比压迫本身对神经根的不良影响作用时间更长。对于慢性神经损伤，水肿的存在与继发神经内纤维化有关，这可能是某些病人神经压迫解除后恢复很慢的原因。
   压迫对肌肉运动电位影响的临界压力是，在 6．7～10kPa（50～75mmHg）的压力下压迫 2小时出现运动电位的减弱，13．3～26．7kPa（100～200mmHg）的压力可使电位完全消失，解除压力后可有不同程度的恢复。Olmarker等最近对两种不同的加压率进行了对照研究，发现快速加压（O．05～0．1S）比缓慢加压对神经的损伤更强。

2．3  神经根的多节段压迫
   在临床上，多节段的神经根受压并不少见。动物模型证明。多节段的压迫比单节段压迫对神经根的损害性更大， 1．3kPa(8mmHg)压力的双节段压迫2小时，可使肌肉动作电位减少 65%，而单节段 6．7kPa（51mmHg）压力压迫 2小时，肌肉运动电位无任何改变。由于神经根没有象周围神经那样有来自周围组织的区域性动脉，两节段的压迫就可引起两个压迫点之间的区域缺血，造成更加广泛的神经损害。另外，1．3kPa（8mmHg）的压力尽管只能造成不全小静脉淤血，但当形成区域性淤滞时，就足以导致神经功能的障碍。

2．4   临床症状与神经根压迫的关系
   压迫可以导致神经根传导功能的障碍，临床上表现为感觉和运动缺失。而坐骨神经痛的症状多与神经肌肉系统的功能过强有关，如感觉过敏和肌肉痉挛。疼痛是感觉神经元过度活动的结果，也是中枢神经系统对组织损伤的综合反应，或者正常抑制神经元功能减弱的结果。在很低的压力下，神经根的营养运输就受到损害，例如，冲动传导在6．67kPa（50mmHg）压力下压迫2小时仍无改变，而营养运输的障碍在施压数分钟后就发生。中央性椎管狭窄的特点就是：椎管内压力处在相对低水平，疼痛在活动后数秒或数分内发生，而在停止活动后迅速缓解。因此，椎管狭窄症的发病机制可能是神经根营养的损害。轻度压迫造成微静脉和毛细血管的淤滞，代谢产物在神经组织内聚集，而这些代谢物本身可以致痛。在休息状态下，受压的神经血流恢复，代谢物被清除，疼痛就可迅速消失。这种神经根的功能性缺血是间歇性破行的病理生理基础。

3   神经源和非神经源性炎症介质与腰痛的关系
    作者观察了不同类型的髓核突出与患者腰腿痛严重程度的关系。300例患者均经手术确诊为腰椎间盘突出症，术前患者疼痛按严重程度分5级。术中观察并记录髓核突出的类型及其与神经根的关系，并与术前患者的症状、体征作对照。病变的髓核分以下4种类型：膨出型85例，突出型104例，脱出型72例，游离型39例。结果表明，腰椎间盘突出病人的腰腿痛程度与髓核突出的类
型无关。然而髓核突出的大小与神经根损伤的程度呈正相关，即髓核突出越大，其神经根损伤的体征越明显。我们的观察还证实，有炎性反应的椎管内组织对外界刺激异常敏感，这些患者术前均有严重的腰腿痛，炎性反应是产生剧烈疼痛的重要因素。这种炎症是如何产生的？其与髓核突出有何因果关系？尚待进一步研究。生物化学物质和神经肽类在疼痛感受中起重要作用，这些致痛物或可直接激发疼痛，或可降低痛阈。损伤或炎症组织释放的内源性物质在伤害刺激和疼痛感受器放电之间起桥梁作用。

3．1  非神经源性疼痛介质
   多种由非神经组织所释放的内源性化学物质具有致病作用，包括缓激肽、血清素、组织胺、乙酰胆碱、前列腺素E1和E2、白三烯等。这些物质可兴奋分布在皮肤、骨、关节和肌肉中对热和机械刺激敏感的C－或A-型伤害传人纤维。花生四烯酸脂质氧化的两种产物：diHETE（15－脂质氧化酶产物）和白三烯 B4（5－脂质氧化酶产物）也具有致痛作用。白三烯 B4是作用于聚集在炎症局部消灭抗原多形核白细胞的化学毒素，使C型伤害感受器对机械刺激敏感并导致痛觉过敏，其效应是依赖于多形核白细胞的存在。上述两种物质的致痛作用不能为阻断花生四烯酸环氧化的非激素类抗炎药所阻断。SaaI等发现，手术切除的椎间盘组织中的磷酯酶A2的含量增高。而磷酯酶A2参与炎症过程。最近该作者进一步将椎间盘组织中提取的磷酯酶A2注人大鼠的后掌，诱发出明显的炎性反应。说明椎间盘组织中增多的磷酯酶A2参与炎症反应，其含量升高代表了化学性炎症机制的参与。

3．2  神经源性疼痛介质
   近年来发现的初级传人神经元所产生的神经肽种类越来越多，除P物质、血管活性肠肽和钙基因相关肽外，还有生长抑制素、Y物质、胃泌素、强啡肽、脑啡肽和Galantin等，它们通过轴流向中枢和周围突触转运。现已证明，对周围神经进行强电刺激可使初级传入神经元释放P物质，释放的P物质可兴奋上行投射神经元。这些神经肽除了起伤害感受型感觉的神经递质作用外，还具有血管活性作用，可导致神经源性神经肽介导的炎性反应。物理和化学刺激作用于伤害传入神经的周围末稍所释放的神经肽可增加血流量和血管通透性，刺激肥大细胞释放白三烯和其他刺激多形核白细胞或单核细胞的因子。神经肽可能调节或影响炎症的某一阶段，似乎在脊柱退行性病变发生中起重要的作用。低频振动与脊柱退变的关系就是一个例证：振动是一种可造成腰痛的流行病学因素，现在已知，低频振动（80Hz）可以刺激疼痛感受神经元而影响DRG中P物质的含量。这一现象说明在环境因素和脊
柱退变之间的环节是生物化学因素的调节紊乱；环境或结构因素引起背根节中神经肽的释放，神经肽进一步通过刺激炎症因子和组织降解酶的合成，促进功能脊柱单位的退变过程。而退变能使脊柱机械强度更加削弱，背根节对环境因素更加敏感，进一步降低了刺激神经肽活动的阈值，因此产生了一个退行性变的循环。 Weinstein等通过对照正常和损伤间盘的狗间盘造影后背根节中P物质和血管活性肠肽的变化，来探讨这一问题，结果表明上述物质受到间盘内压力变化的影响。这也许说明，髓核中的伤害感受器的致敏通过间盘内神经化学物质的变化表达，并且在一定程度上受背根节的调控。其有力的证据是在纤维环的外层发现了P物质、血管活性肠肽和钙基因相关肽。保守治疗是大多数腰椎间盘突出症患者的主要治疗手段。实践证明，牵引、推拿、椎管内封闭等方法在一些病例中是有效的。对这些手段的作用机理有很多种说法，最普遍的是所谓“髓核复位”，即使突出的髓核再回到它原来的位置。据我们观察，已突出的髓核是很难复位的，因为髓核突出是各种因素作用的结果，当其突出后，原来的空间已不存在了，即使勉强复回也不可能保留在原来的位置。但牵引、推拿可能改变突出髓核的病理类型，改变髓核和神经根的关系，因此可缓解（或加重）症状。而椎管内注射皮质醇类药物可能减轻椎管内组织的炎性反应，使疼痛减轻或消失。