初探大鼠腰椎終板Modic改變的發生與低毒性細菌感染的關系

梅正峰，黃東輝，葉 辛，韓志偉

（浙江中醫藥大學附屬杭州市第三人民醫院骨科，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、側彎或扭曲等多種復雜的運動狀態中，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、椎管狹窄等）引起的。近年來，腰椎終板Modic改變的發病率呈持續升高的趨勢。據統計，腰椎終板Modic改變的人群整體發病率約為5.8%，其發生風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改變的發生與低毒性細菌感染的關系。

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技術部發布的《關于善待實驗動物的指導性意見》中的相關規范執行。

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臺上。對其進行無菌備皮后，經腰椎前外側入路，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椎間盤髓核內注射10 μL的生理鹽水。逐層縫合肌肉、皮下組織及皮膚。手術全程嚴格執行無菌操作，術后前1周定時對手術切口進行清潔消毒。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。由同一組放射科醫生及臨床醫生完成閱片。根據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 統計學方法

采用SPSS 17.0統計軟件對研究數據進行統計學分析，計量資料用均數±標準差（±s）表示，采用t檢驗，計數資料用百分比（%）表示，采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

對這些大鼠的腰椎椎間盤進行MRI檢查的結果顯示，在術后1個月，有1只大鼠的L4-L5椎間盤檢出2級退變；在術后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檢查的結果顯示，在術后1～4個月，其均未出現顯著的終板信號變化；在術后5個月時，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節段出現上終板信號改變，有3只大鼠的L4-L5椎間盤節段出現下終板信號改變，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節段出現似ModicⅡ型改變。這些大鼠均未出現L3-L4椎間盤節段的終板信號改變。

3 討論

腰椎退行性改變及其引發的腰背痛在臨床上十分常見。此類疾病的病因較為復雜，通常綜合了炎癥反應、自身免疫、生物力學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、骨組織輕微損傷及微骨折；2）Ⅱ型腰椎終板Modic改變：表現為腰椎終板的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：表現為腰椎終板區域的T1及T2信號均減低，提示腰椎終板區域骨化[1-4]。據統計，腰椎終板Modic改變的人群整體發病率約為5.8%，其發生風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%)。絕大多數的腰椎終板Modic改變都發生于下腰椎部位(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[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聯[3-4]。其中，引發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現，當突出的髓核組織內含有細菌時，相鄰椎體的終板區域易發生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改變的發生、發展與P.acnes感染密切相關[6-8]。本研究的結果表明，腰椎間盤P.acnes感染與腰椎間盤退變的發生、發展密切相關。對本研究中大鼠的腰椎椎間盤進行MRI檢查的結果顯示，在術后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級椎間盤退變為主。至術后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。考慮這2只大鼠發生的椎間盤退變與手術操作損傷有關。椎間盤無供血組織，損傷后不易恢復。對本研究中大鼠的腰椎終板進行MRI檢查的結果顯示，在術后1～4個月，其均未出現顯著的終板信號變化；在術后5個月時，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節段出現上終板信號改變，有3只大鼠的L4-L5椎間盤節段出現下終板信號改變，有1只大鼠的L4-L5椎間盤節段出現似ModicⅡ型改變。這些大鼠均未出現L3-L4椎間盤節段的終板信號改變。這表明，腰椎終板Modic改變的發生、發展與P.acnes感染密切相關[9-10]。

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