椎间失稳诱发椎间盘退变的病理学观察.docx
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椎间失稳诱发椎间盘退变的病理学观察
椎间失稳诱发椎间盘退变的病理学观察
【摘要】 [目的]探讨新西兰大白兔腰椎关节突关节破坏能否诱发椎间盘退变的组织学改变。
[方法]30只新西兰大白兔,体重~kg,雄性。
随机分为骨性手术组和软组织手术组。
软组织手术组仅骨膜下剥离L3~7的椎旁肌肉;骨性手术组完整切除L4、L5双侧下关节突、L5棘突,保留L5、L6上关节突。
骨性手术组L4、5、L5、6椎间盘为实验组椎间盘,上下相邻的L3、4、L6、7为自身对照组椎间盘。
软组织手术组L4、5、L5、6椎间盘为实验对照组椎间盘。
术后1、2、4、及8个月行光学显微镜、电子显微镜检查。
[结果]正常新西兰大白兔椎间盘由纤维环、髓核组成,纤维环胶原纤维排列规则,软骨样细胞镶嵌其中。
髓核组织由大量细胞外基质和散在的细胞组成。
随着术后时间延长,实验组椎间盘纤维环胶原纤维排列紊乱,细胞数进行性减少。
术后4个月,实验组椎间盘开始出现大量退变细胞,表现为外形不规则,细胞膜破裂,线粒体肿胀,细胞核位于周边,核浓缩,核膜皱缩,异染色质较正常增加,核仁消失。
术后8周实验组椎间盘开始出现大量死亡细胞,表现为溶酶体明显增多,细胞核扭曲,粗面内质网扩张,线粒体空泡化,死亡细胞外周的“巢”增厚呈多层排列,致密颗粒增多。
[结论]L4、5、L5、6关节突关节破坏导致椎间失稳,椎间失稳后可以诱发出椎间盘退变的组织学改变。
【关键词】椎间盘退变组织学
Histologicalobservationofintervertebraldiskdegenerationcausedbybilateralzygapophysialjointsdestruction∥
Abstract:
[Objective]TostudywhetherintervertebraldiskdegenerationcanbeinducedbydestroyingbilateralzygapophysialjointsofNewZealandrabbit.[Method]ThirtymaleNewZealandrabbitswererandomlydividedintooperationgroupontheboneandoperationgrouponthesoft operationgrouponthebone,L4andL5inferiorarticularprocesseswereenblocexcised,L5andL6superiorarticularprocesseswere theoperationgrouponthesofttissue,OnlyL3toL7paravertebralmuscleswere operationgrouponthebone,L4、5andL5、6intervertebraldisksactedasexperimentalgroup;L3、4andL6、7actedasselfcontrol theoperationonthesofttissue,L4、5andL5、6actedasexperimentalcontrol,two,fourandeightmonthspostoperation,histologicalandultrastructureorganizationsofintervertebraldisksofNewZealandrabbitswereperformed.[Result]Thenormalrabbitdiscsformedaverycomplexsystem,withanouteranulusfibrosussurroundingacentralnucleuspulposusinwhichcollagenfibersalignedparallellyandintervertebraldiskcellsdistributed fibersderanglyalignedandintervertebraldiskceilsdeclinedwithtimeposttheendoffourmonthspostoperation,manydegenerativecellswerefoundinthestudygroup,whichfeaturesasirregularcellcontours,swellingchondrosome,roughendoplasmicreticulum,andcondensenucleuslocatedinthecellular monthsafteroperation,manydeadcellswere increased,cellularnucleusbecametwisted,roughendoplasmicreticulumsswelled,andchondrosomebecame intervertebraldiskcellswerelocatedinnidiwhichweremadeofmultilayerdegenerativecollagenfibers.[Conclusion]HistologicalchangesofintervertebraldiskdegenerationcanbeinducedbydestroyingL4、5andL5、6zygapophysialjointsofNewZealandrabbit.
Keywords:
intervertebraldisk;degeneration;histology
制作动物模型,是开展病因、发病机理和治疗等方面研究的重要途径。
人类椎间盘及同节段的双侧关节突关节组成脊柱运动单位的三关节复合体,文献〔1〕报道破坏椎间盘结构会造成同节段关节突关节增生、骨赘形成等。
本研究利用这一特性,破坏新西兰大白兔关节突关节,观察造成椎间盘退变组织学改变。
1材料和方法
动物分组及手术方法
30只新西兰大白兔,质量~kg,雄性。
随机分组,骨性手术组20只,用氯氨酮35~50mg/kg、安定3~5mg/kg联合肌肉注射,用50ml注射器针头在X线片下透视定位后,俯卧位,以定位点为中心做长约5cm的纵形正中切口,骨膜下剥离L4~6椎旁肌,暴露双侧关节突关节。
切除L4、L5双侧下关节突、L5棘突,保留L5、L6完整的上关节突。
L4、5、L5、6椎间盘做为实验组椎间盘,上下相邻的L3、4、L6、7做自身对照椎间盘;软组织手术组10只,不切除骨性组织,仅骨膜下剥离相同范围的肌肉,L4、5、L5、6椎间盘为实验对照组椎间盘。
术后分笼饲养,自由活动。
图1手术示意图
光学显微镜观察
术后1、2、4、及8个月骨性手术组各取4只、软组织手术组各取2只进行检查。
用上法麻醉后,耳缘静脉注入5~10mL空气致死。
迅速切取腰椎全段,用咬骨钳切除椎板及附着肌肉,分别取出L3、4、L4、5、L5、6、L6、7椎间盘。
用4%多聚甲醛溶液固定48~72h,用mol/L乙二胺四乙酸脱钙2周,针刺法检测脱钙程度。
再次修整标本,行梯度酒精脱水、二甲苯固定、石蜡包埋,椎间盘水平面、矢状面及冠状面切片,厚5μm。
做HE、Masson三色、高碘酸-无色品红染色。
Olympus公司BH-50光学显微镜下观察。
电子显微镜观察
扫描电子显微镜观察:
同法将实验动物处死后,取出L3、4、L4、5、L5、6、L6、7椎间盘,去除上、下终板。
①样品固定:
用2%~4%戊二醛低温初固定2~4h。
用1%锇酸后固定1~2h。
②梯度丙酮溶液行样品脱水;③样品干燥及导电处理后观察。
透射电子显微镜观察:
分别取髓核、纤维环标本,进行样品固定后切片行醋酸双氧铀及柠檬酸铅双重染色观察。
2结果
光学显微镜观察
大体观察:
椎间盘呈肾形,前后窄,两侧宽,由髓核和纤维环组成,髓核位于近似中央,周围有纤维环包绕,纤维环以腹侧处最厚,背侧处最薄。
低倍镜下观察:
髓核组织由大量细胞外基质和散在的细胞组成。
其上、下方为薄层软骨终板,软骨终板由透明软骨组成,软骨终板外侧与椎体松质骨紧密接触,可见毛细血管分布,多数位于中央,周围较少。
纤维环组织分层排列,层与层之间纤维走行方向交错。
高倍镜下观察:
髓核细胞数量较少,分布稀疏,细胞体积大,细胞质染色深。
纤维环软骨样细胞多呈圆形、梭形,软骨终板由透明软骨细胞组成,呈圆形、椭圆形,可见同源细胞群。
术后1、2个月,实验组椎间盘高度下降不明显,与实验对照组椎间盘相比,髓核内细胞数量减少,细胞外基质环网状结构崩解。
术后4个月,实验组椎间盘纤维环胶原发生玻璃样变性,间隔变得模糊,纤维间出现裂隙。
纤维环软骨样细胞开始向纤维细胞转变。
髓核细胞数量进一步减少,分泌细胞外基质能力进一步下降,酸性和混合性黏多糖染色变浅。
术后8个月,实验组椎间盘髓核内细胞稀少,细胞外基质皱缩、裂变、分散,酸性和混合性黏多糖染色明显变浅,纤维环裂变断开,髓核组织向背侧纤维环内疝入,椎间盘高度下降,疝入髓核挤压纤维环,病灶周围出现炎症细胞,毛细血管数量明显增加。
图2骨性手术组椎间盘术后8个月水平面观:
髓核疝出挤压纤维环,病灶周围出现炎症细胞,毛细血管增多
扫描电子显微镜观察
正常新西兰大白兔椎间盘纤维环中胶原纤维密集,“冰针”状相互编织平行排列。
胶原纤维束间有间隙。
术后4个月,实验组椎间盘纤维环胶原纤维变得稀疏,尤以深层明显,排列无序,纤维形状不规则,频繁分枝和吻合,形似蜘蛛网。
术后8个月,椎间盘胶原纤维明显稀疏,僵直,欠饱满,表面不光滑,有凹迹。
许多纤维上出现断裂、磨损、裂隙和不规则空洞。
透射电子显微镜观察
正常新西兰大白兔椎间盘纤维环软骨样细胞呈圆形或梭形。
细胞质内可见散在分布的粗面内质网,其上附有核蛋白小体,线粒体数量较多,未见到明显的高尔基复合体。
细胞核外形圆滑,染色质均匀,常染色质占绝对优势,核中央见清晰的核仁。
胶原纤维呈现相互平行、有规律的排列。
正常髓核细胞,外形比较规则,细胞核较大,细胞质内有较丰富的粗面内质网,上有核蛋白体,线粒体数目较少,长圆形,双层膜结构,嵴不明显,核内匀质,常染色质占绝对优势,核仁清晰。
髓核中的胶原纤维排列疏松,纤维较长,其间连接较少。
术后2个月,实验组椎间盘髓核中细胞变得稀疏,基本上是活性软骨样细胞。
细胞核呈卵圆形,核膜完整、光滑,细胞核内常染色质占优势,细胞质中粗面内质网较多。
术后4个月,实验组椎间盘纤维环细胞开始不规则,细胞浆内密度变高并不均匀,内有较丰富的肿胀粗面内质网,核蛋白体部分脱落,可见溶酶体,核染色加深,异染色质丰富,核仁消失,部分染色质贴附于核膜胶原纤维。
退变的细胞中,外形极不规则,整个细胞染色加深,细胞浆内基本无细胞器,只见较多初级和次级溶酶体,核固缩,异染色质占绝对优势,出现多核现象。
实验组椎间盘髓核细胞外形不规则,细胞膜破裂,线粒体肿胀,嵴不清楚,细胞核位于周边,呈不规则形,核浓缩,核膜皱缩,染色不均匀,异染色质较正常增加,核仁消失。
术后8个月,实验组纤维环中出现大量的退变细胞,表现为溶酶体明显增多,细胞核扭曲,常染色质凝集成块,分布于核膜下或散在分布,胞浆基质密度加深,粗面内质网扩张,线粒体空泡化,整个细胞体积缩小。
出现较多死亡细胞,细胞外周的“巢”增厚呈多层排列,致密颗粒增多。
髓核中出现变性胶原原纤维,扭结成毛线团状,亦可呈指纹状或堆聚成片块状。
另外可见高
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