初探大鼠腰椎終板Modic改變的發(fā)生與低毒性細菌感染的關(guān)系

梅正峰，黃東輝，葉 辛，韓志偉

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬杭州市第三人民醫(yī)院骨科，浙江 杭州 310000）

腰椎在日常生活中的活動范圍較大。腰椎間盤在脊柱的各項活動中常需處于壓縮、拉伸、側(cè)彎或扭曲等多種復(fù)雜的運動狀態(tài)中，其損傷及退變比較常見。約60%的成人及30%的青少年有下腰痛病史。腰部疼痛的病因較為復(fù)雜。急性腰部疼痛主要是由急性外傷、骨折、急性腰部扭傷等引起的。慢性腰部疼痛主要是由軟組織損傷（如筋膜炎等）、腰椎間盤突出、腰椎退行性改變（如腰椎不穩(wěn)、椎管狹窄等）引起的。近年來，腰椎終板Modic改變的發(fā)病率呈持續(xù)升高的趨勢。據(jù)統(tǒng)計，腰椎終板Modic改變的人群整體發(fā)病率約為5.8%，其發(fā)生風(fēng)險及病灶的影響面積隨年齡的增大而升高[1]。腰椎終板Modic改變的致病因素包括外傷因素、腰椎退行性改變因素、自身免疫因素等。近年來有報道稱，低毒性感染因素也是腰椎終板Modic改變的致病因素之一。在本文中，筆者主要是探討大鼠腰椎終板Modic改變的發(fā)生與低毒性細菌感染的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

成年大鼠12只，體重約（200±10）g。在進行實驗前，對大鼠進行腰椎影像學(xué)檢查（主要是MRI檢查），以確認其無脊柱疾病。實驗過程中對大鼠進行的操作均按照中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的《關(guān)于善待實驗動物的指導(dǎo)性意見》中的相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

1.2 實驗方法

采用耳緣靜脈推注戊巴比妥鈉(15 mg/kg)的方式對這些大鼠進行麻醉，然后將其固定在手術(shù)臺上。對其進行無菌備皮后，經(jīng)腰椎前外側(cè)入路，分離皮下脂肪及肌肉筋膜，暴露L4-L5椎間盤和L3-L4椎間盤。使用16號針穿刺至髓核位置，向L4-L5椎間盤髓核內(nèi)注射10 μL的痤瘡丙酸桿菌(propionibacterium acnes，P.acnes)溶液。在L3-L4椎間盤髓核內(nèi)注射10 μL的生理鹽水。逐層縫合肌肉、皮下組織及皮膚。手術(shù)全程嚴格執(zhí)行無菌操作，術(shù)后前1周定時對手術(shù)切口進行清潔消毒。在切口愈合后，拆除縫線。

1.3 觀察指標

在術(shù)后1個月、3個月、4個月、5個月、6個月對這些大鼠進行腰椎MRI檢查，觀察其腰椎椎間盤及終板在T1、T2像中的變化情況，并予以記錄。由同一組放射科醫(yī)生及臨床醫(yī)生完成閱片。根據(jù)腰椎椎間盤退變的改良Pfirrmann分級和腰椎終板Modic改變分型對大鼠腰椎椎間盤、終板的退變及改變情況進行評價。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對研究數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料用均數(shù)±標準差（±s）表示，采用t檢驗，計數(shù)資料用百分比（%）表示，采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

對這些大鼠的腰椎椎間盤進行MRI檢查的結(jié)果顯示，在術(shù)后1個月，有1只大鼠的L4-L5椎間盤檢出2級退變；在術(shù)后3個月，有1只大鼠的L4-L5椎間盤檢出3級退變，有2只大鼠的L4-L5椎間盤檢出2級退變；在術(shù)后4個月，有3只大鼠的L4-L5椎間盤檢出3級退變，有3只大鼠的L4-L5椎間盤檢出2級退變；在術(shù)后6個月，有2只大鼠的L4-L5椎間盤檢出2級退變，有3只大鼠的L4-L5椎間盤檢出3級退變，有1只大鼠的L4-L5椎間盤檢出4級退變。這些大鼠中，僅有2只大鼠在術(shù)后3個月檢出L3-L4椎間盤的2級退變。對這些大鼠的腰椎終板進行MRI檢查的結(jié)果顯示，在術(shù)后1～4個月，其均未出現(xiàn)顯著的終板信號變化；在術(shù)后5個月時，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節(jié)段出現(xiàn)上終板信號改變，有3只大鼠的L4-L5椎間盤節(jié)段出現(xiàn)下終板信號改變，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節(jié)段出現(xiàn)似ModicⅡ型改變。這些大鼠均未出現(xiàn)L3-L4椎間盤節(jié)段的終板信號改變。

3 討論

腰椎退行性改變及其引發(fā)的腰背痛在臨床上十分常見。此類疾病的病因較為復(fù)雜，通常綜合了炎癥反應(yīng)、自身免疫、生物力學(xué)變化等多方面的因素。近年來，隨著MRI檢查的普及，腰椎終板Modic改變的檢出率逐漸升高，由其引發(fā)的下腰部疼痛在臨床上逐漸受到重視。腰椎終板Modic改變是指腰椎終板及終板下骨質(zhì)在MRI影像上的異常信號改變，主要分為以下3種類型：1）Ⅰ型腰椎終板Modic改變：表現(xiàn)為腰椎終板的T1信號降低，T2信號增高，提示腰椎終板急性炎癥反應(yīng)、骨組織輕微損傷及微骨折；2）Ⅱ型腰椎終板Modic改變：表現(xiàn)為腰椎終板的Tl及T2信號均增高，提示腰椎終板損傷及炎性改變；3）Ⅲ型腰椎終板Modic改變：表現(xiàn)為腰椎終板區(qū)域的T1及T2信號均減低，提示腰椎終板區(qū)域骨化[1-4]。據(jù)統(tǒng)計，腰椎終板Modic改變的人群整體發(fā)病率約為5.8%，其發(fā)生風(fēng)險及影響面積隨年齡的增大而升高。其中，以單純Ⅱ型腰椎終板Modic改變最為多見(占64.2%)，其次為Ⅰ/Ⅱ混合型腰椎終板Modic改變(占18.1%)及單純Ⅰ型腰椎終板Modic改變(占16%)。絕大多數(shù)的腰椎終板Modic改變都發(fā)生于下腰椎部位(L4-L5及L5-S1，約占83%)。有77.9%的腰椎終板Modic改變在同一椎間盤的上/下方成對出現(xiàn)[5-6]。目前，臨床上對腰椎終板Modic改變的病因及病理特點尚未完全闡明。三種類型的腰椎終板Modic改變可以相互轉(zhuǎn)化，其不同分型可能代表著相同病理進程的不同階段。近年來有研究表明，腰椎間盤低毒性細菌感染與腰椎終板Modic改變及腰椎間盤退變之間存在關(guān)聯(lián)[3-4]。其中，引發(fā)腰椎間盤低毒性細菌感染的代表性菌種為P.acnes。P.acnes是一種革蘭染色陽性厭氧短桿菌，為皮膚正常菌群，寄居于皮膚毛囊及皮脂腺中，在刷牙牙齦破裂、皮膚破損時可隨血液進入椎間盤組織[5]。Albert等[4]對腰椎間盤突出癥患者進行研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)突出的髓核組織內(nèi)含有細菌時，相鄰椎體的終板區(qū)域易發(fā)生Modic改變，而感染髓核最主要的細菌即為P.acnes。使用阿莫西林-克拉維酸鉀對腰椎終板Modic改變患者進行治療證實，進行抗生素治療可顯著減小腰椎終板Modic改變患者病灶的體積，且效果呈劑量依賴性[5]。這表明，腰椎終板Modic改變的發(fā)生、發(fā)展與P.acnes感染密切相關(guān)[6-8]。本研究的結(jié)果表明，腰椎間盤P.acnes感染與腰椎間盤退變的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。對本研究中大鼠的腰椎椎間盤進行MRI檢查的結(jié)果顯示，在術(shù)后1個月，僅有1只大鼠的L4-L5椎間盤檢出2級退變。隨后這些大鼠檢出L4-L5椎間盤退變的情況逐漸增多，且以3級椎間盤退變?yōu)橹鳌Ｖ列g(shù)后6個月時，共有6只大鼠檢出不同程度的椎間盤退變（包括2級退變2只、3級退變3只、4級退變1只）。這12只大鼠中，僅有2只大鼠在術(shù)后3個月檢出L3-L4椎間盤的2級退變。且隨著時間的延長，退變并未加重?？紤]這2只大鼠發(fā)生的椎間盤退變與手術(shù)操作損傷有關(guān)。椎間盤無供血組織，損傷后不易恢復(fù)。對本研究中大鼠的腰椎終板進行MRI檢查的結(jié)果顯示，在術(shù)后1～4個月，其均未出現(xiàn)顯著的終板信號變化；在術(shù)后5個月時，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節(jié)段出現(xiàn)上終板信號改變，有3只大鼠的L4-L5椎間盤節(jié)段出現(xiàn)下終板信號改變，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節(jié)段出現(xiàn)似ModicⅡ型改變。這些大鼠均未出現(xiàn)L3-L4椎間盤節(jié)段的終板信號改變。這表明，腰椎終板Modic改變的發(fā)生、發(fā)展與P.acnes感染密切相關(guān)[9-10]。

綜上所述，大鼠腰椎終板Modic改變的發(fā)生與低毒性細菌感染密切相關(guān)。臨床醫(yī)生應(yīng)對上述情況予以關(guān)注。本研究存在一定的局限性，首先實驗動物數(shù)量偏少，觀察時間不長。其次，本研究僅基于影像學(xué)開展，沒有對組織中病原微生物及其相關(guān)代謝因子進行研究。對于上述問題，我們將在后續(xù)的研究中予以調(diào)整。