腰椎Modic改變的發生機制和治療進展

王詩晴，傅瑞陽

(1.浙江中醫藥大學第三臨床醫學院，浙江 杭州 310053；2.湖州市中醫院，浙江 湖州 313000)

椎體終板由骨性終板和軟骨終板構成，其中骨性終板由椎體上下面的骨骺板骨化而成，且呈輕度凹陷狀，而軟骨終板則是由椎體終板的中央薄層透明軟骨構成。Modic改變又稱椎體終板信號改變，即MRI上椎體終板及終板下骨質的異常影像學變化。有研究[1-4]發現，腰椎Modic改變是引起腰背部疼痛的原因之一，因此深入研究腰椎Modic改變的發生機制可為腰背部疼痛的治療提供參考。現就腰椎Modic改變的發生機制和治療進展綜述如下。

1 腰椎Modic改變的分型

目前腰椎Modic改變的分型仍沿用1988年Modic提出的分型原則，即根據腰椎MRI的影像特征分為3種類型。Ⅰ型：MRI上T1WI呈低信號，T2WI呈高信號，提示椎體終板炎性改變或水腫；Ⅱ型：MRI上T1WI和T2WI均呈高信號，提示椎體紅骨髓向黃骨髓轉化；Ⅲ型： MRI上T1WI和T2WI均呈低信號，提示椎體終板硬化。

2 腰椎Modic改變的發生機制

2.1 機械應力異常一般情況下，腰椎Modic改變的發生與椎體損傷有關。行椎間盤切除術后，椎體的生物力學結構也相應改變，這可能促進腰椎Modic改變的發生[5]。Han等[6]研究發現，腰椎Modic改變與肥胖和高強度的體力勞動有關。肥胖會使椎體終板長期處于高負荷狀態，而高強度的體力勞動也會增加作用于椎體終板的剪切力，一旦椎體終板的負荷超過閾值，可能會導致椎體終板和骨小梁損傷[7]。腰椎Modic改變多見于L4～L5或L5S1節段[8]，而L4～L5和L5S1節段是全身承受應力最大的部位[9]，這提示持續、過載及不均衡作用于椎體終板的機械應力會引起椎體終板的損傷，從而導致腰椎Modic改變。

2.2 炎癥反應從椎體終板損傷到腰椎Modic改變形成這一過程，也是復雜的炎癥反應過程。Moon等[10]研究發現，在Modic改變的椎體中有腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α的存在。TNF-α屬于促炎細胞因子[11]，在有Modic改變的椎體中發現TNF-α，提示該椎體內曾發生過炎癥反應。Rajasekaran等[12]對有Modic改變者和無Modic改變者的椎間盤進行了蛋白質組學研究，在Modic改變組中發現TNF-α會通過上調關節軟骨細胞和滑膜成纖維細胞中軟骨酸性蛋白1的表達引起炎癥反應或軟骨破壞。Walter等[13]研究發現，TNF-α可以刺激髓核產生白細胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6和 IL-8等促炎細胞因子，而這些促炎細胞因子又會使TNF-α含量增加，最終形成惡性循環。椎體終板損傷后，大量促炎物質的釋放可使TNF-α含量增加，加劇軟骨終板的破壞，最終導致腰椎Modic改變的發生。

2.3 細菌感染Stirling等[14]最先報道，在腰痛患者的椎間盤內發現細菌的存在。Yuan等[15-17]研究發現，腰椎Modic改變者的椎間盤內存在痤瘡丙酸桿菌。Aghazadeh等[17]對行椎間盤切除術的腰椎間盤突出癥患者進行了相關研究，發現多數有腰椎Modic改變的樣本組織內存在痤瘡丙酸桿菌，認為腰椎Modic改變與痤瘡丙酸桿菌有關。痤瘡丙酸桿菌是一種厭氧菌，而椎間盤內的環境相對無氧，因此適合痤瘡丙酸桿菌的生長。然而部分學者[18-19]對細菌感染與腰椎Modic改變有關持相反意見。Ahmed-Yahia等[18]對不同手術入路的腰痛患者進行了相關研究，發現前側入路組的椎體細菌陽性檢出率低于后側入路組，然而椎體細菌陽性檢出率在有或無腰椎Modic改變的患者之間沒有差異，由此認為后側入路手術更易引起污染，從而出現陽性結果。Rajasekaran等[12]在有腰椎Modic改變者的椎間盤內發現，宿主防御蛋白、半乳糖凝集素-8、人源重組蛋白P01均呈特異性表達，同時還發現了泛素介導的蛋白質降解過程。由于半乳糖凝集素-8和人源重組蛋白P01是與革蘭氏陽性菌及陰性菌有關的抗菌蛋白[20]，泛素系統可能參與細菌感染過程[21]，宿主防御蛋白與細菌感染引起的炎癥反應有關[22]，在有Modic改變的腰椎組織內發現這些物質，提示該處曾發生細菌感染。Djuric等[23]研究發現，免疫失調可能為腰椎Modic改變組織被細菌感染創造了條件。

2.4 遺傳變異Karppinen等[24]研究發現，IL-1基因簇和基質金屬蛋白酶-3基因的遺傳變異與腰椎Modic改變Ⅱ型有關，且這種相關性是多基因共同作用的結果，而單個基因的遺傳變異與腰椎Modic改變無關。Kanna等[25]研究發現，IL-1基因簇的遺傳變異與腰椎Modic改變無關，而維生素D受體基因和基質金屬蛋白酶-20基因的遺傳變異與腰椎Modic改變有關。雖然腰椎Modic改變具有遺傳性已被證實[26]，但遺傳變異在腰椎Modic改變中的具體作用機制尚不明確。

3 腰椎Modic改變的臨床意義

3.1 腰椎Modic改變對椎間盤和椎體的影響腰椎Modic改變可影響腰椎間盤的退變程度。Xiao等[27-28]研究發現，腰椎Modic改變者的椎間盤退變程度較無腰椎Modic改變者的嚴重，并且Modic改變面積與椎間盤退變程度呈正相關，因此認為Modic改變可作為椎間盤退變程度的評價指標。此外，Hayashi等[28-30]研究發現，有Modic改變的椎體更容易移位，可造成腰椎側凸或椎間盤突出癥復發，原因可能是有Modic改變的椎體終板與椎體連接處相對薄弱。發生Modic改變的椎體軟骨終板較為薄弱，其受損后軟骨終板碎片可進入突出的椎間盤組織，影響椎間盤邊緣新生血管形成及巨噬細胞浸潤，不利于突出的椎間盤組織重吸收[31]。

3.2 腰椎Modic改變對腰椎手術效果的影響腰椎Modic改變可能影響腰椎手術效果。Hao等[32]研究發現，行內鏡下腰椎間盤摘除術的患者中，有腰椎Modic改變者的術后腰椎間盤突出癥復發率較高。Kumarasamy等[33]研究發現，行顯微鏡下腰椎間盤摘除術的患者中，有Modic改變者的術后椎間盤炎發病率高于無Modic改變者，且術后1年時有Modic改變者的腰部疼痛及運動功能恢復情況均較差。Pradip等[34]研究發現，腰椎Modic改變是腰椎術后感染的獨立危險因素。王牧一等[35]研究發現，腰椎Modic改變可增加腰椎融合術后融合器下沉的風險。Takahashi等[36-37]研究發現，腰椎Modic改變不僅會影響術后腰椎功能恢復，甚至會加重術后相關癥狀。我們認為，臨床可將腰椎Modic改變納入與手術相關的評估標準中，全面評估手術風險，制定合理的手術方案，從而促進患者早期康復。

3.3 腰椎Modic改變對腰背部疼痛程度的影響對腰痛患者而言，腰椎Modic改變是一個不良信號，可能意味著更嚴重的臨床癥狀。Mera等[38-39]研究發現，Ⅰ型和Ⅱ型腰椎Modic改變與腰背部疼痛程度有關。Chen等[40]研究發現，腰痛患者中腰椎Modic改變Ⅱ型者最為多見、Ⅲ型者最為少見。Hanimoglu等[41]研究發現，腰椎Modic改變Ⅰ型者的椎體Modic改變面積與腰椎功能障礙指數呈正相關關系。這一結果有助于判斷腰椎Modic改變Ⅰ型者的腰椎功能障礙嚴重程度。Jensen等[42]研究發現，有腰椎Modic改變的腰痛患者，其腰痛持續時間長于無腰椎Modic改變者。Tian等[43]研究發現，經皮腰椎間盤切除術聯合經皮骨水泥成形術是治療伴腰椎Modic改變Ⅰ型的腰椎間盤突出癥的有效方法。我們認為，對于有腰椎Modic改變的腰痛患者應早期進行針對性治療，從而達到改善預后的目的。

4 腰椎Modic改變的治療方法

4.1 非手術治療

4.1.1藥物治療 Gjefsen等[44]研究發現，英利昔單抗可用于治療腰椎Modic改變。英利昔單抗是一種單克隆抗體，其可以通過抑制TNF-α的表達減輕炎癥反應，臨床常用于治療慢性腰背部疼痛[45-47]。Albert等[48-49]研究發現，采用抗生素治療伴Ⅰ型腰椎Modic改變的腰背部疼痛，可以獲得良好效果。引起腰椎Modic改變的原因較多，并非所有存在Modic改變者的椎間盤內均有感染發生，因此應注意合理應用抗生素。Cao等[50-51]研究發現，椎間盤內注射類固醇類藥物治療伴腰椎Modic改變的椎間盤源性腰痛，可以顯著改善患者的腰背部疼痛癥狀，且能減小Modic改變面積。Cai等[52]研究發現，唑來膦酸治療伴腰椎Modic改變的腰痛效果良好，但失眠、抑郁等不良反應的發生率較高，臨床應謹慎應用。

4.1.2針灸和推拿治療 袁仕國等[53]研究發現，推拿治療伴Ⅰ型腰椎Modic改變的慢性非特異性腰痛效果顯著。推拿療法是治療腰背部疼痛的常用方法，其作用機制可能是通過抑制TNF-α和IL-6的表達減輕炎癥反應[54-56]。針灸療法也是治療腰背部疼痛的常用方法，其作用機制可能與減輕炎癥反應、調控神經-免疫-內分泌系統有關[57-60]。我們認為，臨床可采用針灸和推拿治療腰椎Modic改變，通過減輕局部炎癥反應減少椎體終板破壞，從而延緩或控制Modic改變的進一步發展。

4.2 手術治療腰椎Modic改變非手術治療無效時可采用手術方法治療。Sairyo等[61]報道，椎間孔鏡下椎間盤切除術治療Ⅰ型腰椎Modic改變引起的慢性腰痛效果良好。對于腰椎Modic改變引起的慢性腰背部疼痛患者，可采用竇椎神經射頻消融術治療，能夠有效減輕腰背部疼痛癥狀[62-63]。

5 小 結

目前，腰椎Modic改變的具體發生機制尚未完全明確，也無針對腰椎Modic改變的統一治療方法。我們認為，未來進行與腰椎Modic改變有關的研究時，可從感染條件和感染標志物兩個方面進行深入探討，這對提高腰椎Modic改變的療效具有積極意義。此外，有關英利昔單抗、針灸和推拿治療腰椎Modic改變的療效，未來還需開展更多的高質量研究予以證實。