1、老年骨质疏松合并颈椎病患者颈椎椎体骨吸收的扫描电镜观察作者：丛锐，王全平，李新奎，冯立宁，袁浩卿，白建萍，孙银中 【关键词】 骨质疏松症 关键词: 骨质疏松症;颈椎病;扫描电镜 摘 要:目的 对老年骨质疏松患者颈椎椎体骨小梁经制备行扫描电镜检查，观察骨小梁的骨吸收发生机制. 方法 收集 8 例因老年骨质疏松合并颈椎病而行颈前路椎体钻洞减压植骨手术老年患者（平均年龄 55岁）的颈椎椎体，同年轻成年人的颈椎椎体骨小梁相比. 结果 老年骨质疏松患者的柱状骨小梁相继发生明显的骨吸收，表现为骨小梁的变细、穿孔.骨小梁间的空隙因此明显增大.高倍镜下，可见骨小梁上卵圆形、狭长卵圆形或梭形的吸收陷窝.陷窝的大
2、小、深浅及内容物都不一致.陷窝四周原来具完整胶原纤维层的静止骨面也先后出现骨吸收.骨吸收过程中，无机盐可以先吸收，残剩粗糙不规则的胶原纤丝.骨形成现象较少见到，说明在老年骨质疏松患者骨转换处于负平衡状态. 结论 颈椎椎体骨小梁异常改建是以不断增多的吸收陷窝导致骨小梁穿孔、变细、吸收甚至消失完成的，是造成椎体变形的主要原因. Keywords:osteoporosis;cervical spondylosis;scaning elec-tron microscope Abstract:AIM To study bone resorption patterns in osteo-porotic c
3、ervical vertebral associated with cervical spondylosis by scanning electron microscopy.METHODS The trabecu-lae of cervical vertebral were collected from8cases of aged cervical spondylosis patients associated with osteoporosis at an average age of55years，who underwent operation for the cervical spond
4、ylosis from the anterior surgical approache.Cervical vertebral trabeculae from4young paraplegia adu1ts injuryed in accident served as contro1.RESULTS The tra-beculae of the cervical vertebral formed round or roundish arch structure.The columnar trabecu1ae of the cervical ver-tebral in the aged osteo
5、porosis showed overt osteoclastic re-sorption，manifesting thinning，tapeting and perfortion.As a result，the inter-trabecular space en1arged markedly.Under high magnification，on the trabeculae could be discerned o-val，narrow oval or spindle-shaped Howship lacunae，which were different in size，depth and
6、 content.Around the lacunae the col1agen fibril lamella normally convering the quiscient bone surface became resorbed sooner or1ater.During bone resorption，the inorganic components of the bone matrix were first dissolved and resorbed leaving behind rough and irregu-lar collagen fibrils.Then emerged
7、in the Howship lacunae and surrounding area newly formed co1lagen fibrils and bone tissuse，signifying reversal and new bone formation phases following the the bone resorption phase.In the aged osteo-porotic patients，however，this phenomenon was rather infre-quently encountered，thereby leaving the bon
8、e turnover al-ways in a negative balance state.CONCLUSION The ab-normal reconstruction of bone trabeculae in cervical vertebral body should be accomplished by means of increased Howships lacunae resulting in perforation thinning，absorp-tion，even obliteration of trabeculae and is the major cause of t
9、he deformation of cervical vertebral body. 0 引言 椎体主要由骨小梁组成.老年骨质疏松可引起骨小梁的数量及直径的减少，使骨小梁间的空隙增大1 ，造成这一部位的结构强度下降，进而导致椎体变形.骨小梁的上述变化是由于骨吸收造成.本研究将通过对老年骨质疏松合并颈椎病患者颈椎椎体骨小梁的扫描电镜观察，为认识颈椎椎体骨吸收提供依据. 1 材料和方法 实验组:骨质疏松合并颈椎病患者 8 例，年龄 5167（平均 55）岁;因脊髓受压而行颈前路椎体钻洞减压植骨手术.术中，切取 C5 椎体上1/4 松质骨，连带部分软骨板.用锋利骨刀将所取骨栓从中央凿开，生理盐水冲洗
10、骨面，去除松质骨表面的血液.将标本凿成 6mm6mm5mm 大小，再用生理盐水反复冲洗.所有标本用 50mL L-1 戊二醛固定，0.1mol L-1 二甲胛酸钠缓冲液洗涤，10mL L-1 四氧化锇固定，0.1mol L-1 二甲胛酸钠缓冲液冲洗洗涤，乙醇脱水，醋酸异戊酯保存，二氧化碳临界干燥，喷镀一层铂金，在 JSM-840 扫描电镜下观察. 对照组:4 例因伤致颈椎高位截瘫年轻患者，年龄 2228（平均 24）岁;行颈前路椎体钻洞减压植骨手术;按上述方法处理标本、观察. 2 结果 2.1 对照组颈椎椎体骨小梁 正常颈椎松质骨系由扁平而宽的片状骨小梁，或由圆而细的柱状骨小梁构成各向异性的蜂
11、窝样结构，互相之间连接类似拱桥.片状骨小梁宽约 300550m，厚约 80120m.柱状骨小梁的直径约 60150m.这些拱桥结构基本上均呈圆形（Fig1）.在骨小梁的表面被覆有胶原纤丝粗约 1.02.0m，纤丝排列取向整齐，紧密靠拢;纤丝之间又有更细的纤丝作斜行，连接于相邻几条纤丝之间，以加固其结构.胶原纤丝构成深浅二层，其排列与结构基本一致，但二层纤丝的行走方向不同，作约 60 度的交叉（Fig2）. 2.2 老年骨质疏松合并颈椎病患者颈椎椎体骨小梁 骨质疏松椎体的松质骨，虽也由片状或柱状骨小梁构成拱桥结构，但可以看到蜂窝样结构已遭受不同程度的吸收破坏而残缺不全（Fig3）.绝大多数骨小梁
12、的吸收、破坏表现为柱状骨小梁的变细、变尖，终而断裂、穿孔，使拱桥结构的完整性丧失.由于柱状骨小梁的这些变化，使骨小梁间的空隙明显增大，这同对照组颈椎椎体骨小梁拱桥结构形成明显的对比.与此同时，片状骨小梁虽仍维持其较扁平、宽而完整的形态，但出现了较多的吸收陷窝，部分穿孔，个别部位几个陷窝紧邻一起，加速骨小梁侵蚀.柱状骨小梁的变细、穿孔、断裂现象自骨小梁的中心部位开始，以后的吸收也是以这一部分最严重.所以随着吸收的加重，骨小梁的穿孔，小梁间隙大小差异加大，最终丧失 海绵样结构的特征.片状骨小梁上吸收陷窝数目逐渐增加，甚至在刚穿孔后所形成骨小梁上再迅速出现吸收陷窝，使椎体强度进一步下降（Fig4）.
13、 2.3 骨小梁吸收的微结构改变 骨小梁的吸收过程中，其微结构改变并不一致，吸收的情况和程度也各异.主要表现在下列几个方面:覆盖骨小梁表面的胶原纤丝层，吸收空腔（howship 陷窝）以及骨基质中的有机成分（胶原）和无机盐成分.在一片状的骨小梁上，可以看到众多凹陷.凹陷的形态不一，可以呈狭长卵圆形或长梭形，其长轴与骨小梁走行一致.凹陷的大小自 10m20m至 30m30m.凹陷的深浅也不一.这些凹陷即是吸收陷窝（Fig5）.在吸收陷窝周围的平坦的骨小梁面仍有较整齐平坦的胶原纤丝层覆盖，这即是骨小梁的静止面，即未吸收面.在高倍下，这些胶原纤丝层的微结构基本完整，纤丝的粗细均匀，呈平行排列，取向一
14、致，相邻纤丝之间有斜行的更细的纤丝连接.在陷窝的内部可见排列不规则、断裂的胶原纤丝，有的纤丝尚致密，而有的纤丝则已松散（Fig6）.在片状的骨小梁上，可见呈散在分布的不规则、梭形的吸收陷窝.吸收陷窝之间的骨小梁面上，胶原纤丝层杂乱无章.在高倍下可见胶原纤丝层的正常规则结构已经完全丧失.所见胶原纤丝呈稀疏杂乱分布、高低不平，参差不齐（Fig7）. 3 讨论 骨吸收是骨科领域一个深受注意的课题.老年骨质疏松患者颈椎椎体的骨小梁，由于骨吸收而产生各种不同的变化，使骨小梁减少、变细直至发生穿孔.这样就造成骨小梁三维结构取向和连续完整性的丧失，严重地影响其结构强度和稳定性.近年研究表明低骨量所致的骨质疏
15、松症与脊柱疾患有密切关系，二者即可互为因果关系，也可受某一共同因素的影响2 .因此，对老年骨质疏松患者颈椎椎体骨小梁如何进行骨吸收的研究，对了解骨质疏松症在脊柱疾患发病中作用，制定相应对策，具有十分重要的作用. 本结果表明，颈椎椎体骨吸收过程中，吸收程序先后可以参差不一，吸收的形态变化也各不相同.从吸收程序而言，可以先吸收无机盐，使吸收陷窝内残留不规则的胶原纤丝;也可以先降解胶原，使释放出来的无机盐结晶、不规则骨颗粒残剩下来.从形态而言，吸收陷窝有卵圆形、狭长卵圆形、或梭形.陷窝的深浅也不一.吸收陷窝的内壁及内容也各不相同.这些迥然不同情况的出现，取决于吸收陷窝形成时间的长短，以及吸收的进度.
16、椎体骨吸收不断进行、加重时，陷窝四周原来处于静止状态的骨表面也相继出现新的吸收陷窝，而使骨小梁趋细弱，终而穿孔，从而使椎体松质骨骨小梁蜂窝样结构遭受不同程度的吸收破坏而残缺不全. 既往研究表明3，4 :骨吸收与骨形成是人体骨再建过程中的一对矛盾.在这对矛盾中，骨吸收与骨形成的彼此消长决定着骨再建部位骨量的平衡.骨量的减少是骨吸收超过骨形成的必然结果.反映在组织学上是骨皮质变薄，哈氏管扩大和骨小梁变细、减少;而破骨细胞介导的骨吸收，是老年骨质疏松发生的主要原因.破骨细胞由多功能造血干细胞，经粒细胞-巨噬细胞而演变成破骨细胞祖先细胞，然后在 PTH，1-25（OH）2 D3 ，PGE2 ，和细胞因
17、子（IL-1，TNF-，TNF-，TGF-，EGF）的作用与控制下，成为破骨细胞5，6 .破骨细胞一旦同矿化骨基质接触，其部分细胞质膜及原生质膜形成众多特异的、指状突起的皱折缘，皱折缘接触骨细胞时就会伸出细长的突起，将暴露的骨细胞团团包围.细胞突起内的溶酶体小泡释放溶酶体酶，将骨细胞降解、消化7，8 .这样破骨细胞将其所封闭环境内的无机盐成分，有机基质成分及细胞成分全部都降解、吸收、消化掉. 在正常破骨细胞吸收骨的过程中，原来存在于骨组织中的 TGF- 可被释入出来，继而刺激成骨细胞的基质合成，使形成新的骨组织，并构成一个骨改建过程9，10 .但是，在老年骨质疏松患者中，成骨细胞形成新骨基质以
18、充盈吸收陷窝的能力有欠缺.骨小梁穿孔后，由于缺乏应力，也无机械刺激，新骨形成不易发生11 .这些情况都不利于纠正破骨细胞所引起的骨质丧失，从而使老年骨质疏松患者的骨转换始终处于负平衡状态.因此，在骨质疏松症这一全身性疾病影响下，颈椎椎体骨小梁的骨转换处于负平衡状态的不断改建过程，表现在本研究中就是老年骨质疏松患者的骨小梁不论在水平，垂直方向均有不同程度的数量减少，变细、穿孔、吸收甚至消失，整体上丧失原来致密坚强的海绵样结构.这样就造成骨小梁三维结构取向和连续完整性的丧失，严重影响其结构强度和稳定性.强度的下降可引起椎体变形，到一定程度时，髓内原有结构改变，新生骨的形成，髓内液压对骨小梁“加固”
19、作用增加，使椎体不再变形，而以退行性增生方式完成对椎体周围加固.从而出现椎体变形和骨质增生，进而形成颈椎病. 参考文献: 1Yoshida S，Yamamuro T，Okumura H，Takahashi H.Mi-crostructural changes of osteopenic trabeculae in the rat J.Bone，1991;12（3）:185-194. 2Cody DD，Goldstein SA，Flynn MJ，Brown EB.Correlations between vertebral regional bone mineral density（rBMD）a
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