軟骨終板的結(jié)構(gòu)與生理功能

1、    軟骨終板的結(jié)構(gòu)與生理功能        軟骨終板是椎間盤的構(gòu)成部分，它是椎間盤的主要營養(yǎng)交換界面，也是它的應力緩沖保護帶。有關(guān)軟骨終板的結(jié)構(gòu)與生理功能的研究，多年來各國學者一直在進行，并取得了很大進展?，F(xiàn)綜述如下。 1大體結(jié)構(gòu)與承重作用軟骨終板處于纖維環(huán)、髓核的兩邊，上下椎體與椎間盤的相交界面上，其平均厚度約為1mm,中心區(qū)更薄，約0.6mm，呈半透明狀，位于椎體的骺環(huán)之內(nèi)。即使如此之薄，軟骨終板仍可分透明軟骨層和鈣化軟骨層，然后與椎體骨層相連接1。軟骨終板能承受很大

2、的負載，有研究認為將近2000牛頓或更多一些。軟骨終板的高負荷承載能力，保護了椎骨在承受通過纖維環(huán)內(nèi)層特別是髓核傳遞來的生理極限內(nèi)的高負荷壓力時，不至于產(chǎn)生壓迫性骨萎縮，同時也防止髓核向椎體內(nèi)突入形成Schmorl's結(jié)節(jié)，起緩壓屏障的作用，保護了椎體內(nèi)的正常營養(yǎng)代謝構(gòu)造，保證了纖維環(huán)、髓核的正常營養(yǎng)供給2，3。軟骨終板的中心部位與髓核相接觸，邊緣與纖維環(huán)的內(nèi)層纖維相移行連接，它與纖維環(huán)壁形成了一個嚴密包容髓核的容器，使處于液膠狀靜壓狀態(tài)的髓核能發(fā)揮它的滾珠軸承樣功能。而軟骨終板、纖維環(huán)、髓核三者構(gòu)成的整體，也就形成了一個對抗重力和張力的閉合緩沖系統(tǒng)1，2，3。它們所發(fā)揮出來的緩沖、承

3、重、運動軸點的功能，使人類等脊椎動物的身體軸線能完成各類需要的活動。人類不同節(jié)段的椎體上，軟骨終板的形態(tài)有一些差別，有的呈腎形，有的呈園形，與體積大一些、承重需要大一些的椎體相錨靠鄰近的軟骨終板，其前后徑及總面積也稍微大一些4。這些結(jié)構(gòu)差異，可能與進化中承重的變化需要相關(guān)聯(lián)。軟骨終板上無神經(jīng)組織，這樣，就保證了在承受擠壓時不會總有疼痛反射的干擾5。由于不斷增加的負荷，人類軟骨終板上的微血管在出生后8個月即開始逐步減少、萎縮，30歲左右直接穿越軟骨終板連接椎體血竇與髓核的微血管即完全閉塞，這種結(jié)構(gòu)改變，也是適應承受負荷的需要形成的6。2營養(yǎng)交換通道與滲透功能雖然穿越軟骨終板的血管會在人類等成年后

4、閉塞，但終板上的許多微孔一直在開放著，保持軟骨終板的半滲透膜特性，使水分等小分子成份能隨滲透壓的變化在期間擴散7。在掃描電鏡下可以看到，軟骨終板內(nèi)仍然密布著不穿透軟骨終板與髓核接觸面的血管芽，并且，在相對髓核的區(qū)域下，這些小血管芽分布密集，有膨大端存在并呈樹枝狀復雜地纏繞著；對應纖維環(huán)內(nèi)層纖維的區(qū)域，小血管芽則分布得稀疏一些，形狀也簡單得多。伴隨這些微細血管芽的，還有許多微小的淋巴管。與之對應，與軟骨終板相鄰的椎骨兩頭，特別是和軟骨終板中心部位相接的地方，存在著密集的微血管、血竇及毛細淋巴管。各種營養(yǎng)物質(zhì)通過這些循環(huán)道路透入軟骨終板的淺層，再經(jīng)滲透，進入髓核及纖維環(huán)內(nèi)層，一些代謝產(chǎn)物也經(jīng)此滲出

5、。這個通道是椎間盤的主要營養(yǎng)通路，其中在與髓核對應處的溶質(zhì)滲透占整個軟骨終板滲透率的85%，到內(nèi)層纖維環(huán)界面處下降到35%，在軟骨終板接近外層纖維環(huán)界面處則完全不能滲透。一旦軟骨終板特別是其中部區(qū)域受到破壞，整個椎間盤的營養(yǎng)交換能力將明顯下降，椎間盤也就急驟退變6，8，13。人在直立時，施加在軟骨終板上的壓力變大，椎間盤內(nèi)的液體、基質(zhì)滲出，與椎體血管、淋巴管中的營養(yǎng)物質(zhì)、水、氧氣等成份進行滲透交換；平臥時，壓力解除，各種成份又會經(jīng)軟骨終板滲透到髓核。事實上，只要脊柱在運動，軟骨終板的兩邊就會產(chǎn)生壓力、滲透壓的改變，出現(xiàn)滲透性物質(zhì)交換。除了重力的作用外，運動時椎間盤細胞代謝旺盛，營養(yǎng)物質(zhì)消耗大，

6、也在髓核、軟骨終板及椎骨之間形成一個較大的濃度梯級差，促進相關(guān)物質(zhì)順濃度差進行交換9，10。軟同終板的透過性與髓核的滲透能力共同決定椎間盤的彈性張力，發(fā)揮椎間盤的正常生理功能，液體在其間流入和流出的速度，遵循一個公式Jkdp/dx，其中k為液壓滲透性系數(shù)，dp/dx是引起流動的壓力梯度10，比值越大，軟骨終板交換物質(zhì)的性能就越好。3細胞構(gòu)成特點與功能的相適應由于處于負重的中軸線上，整個椎間盤的平均細胞數(shù)較絕大部分的組織低，是結(jié)締組織中最低的，約為5800個細胞mm3，細胞的分布與類型也有差異。軟骨終板在椎間盤的三個構(gòu)成部分中與外周血運的接觸最近，物質(zhì)流動頻繁，所以其細胞密度相對纖維環(huán)、髓核的稍

7、高一些，平均為1500個細胞mm3，是纖維環(huán)的2倍，髓核的4倍。軟骨終板上的細胞為典型的園形軟骨細胞，在臨近骨化層時呈柱狀排列，其余的散在或成對分布11。軟骨終板的細胞旺盛地合成蛋白多糖、膠原等與生理功能緊密相關(guān)的細胞外基質(zhì)，維護軟骨終板的結(jié)構(gòu)和功能，而柱狀排列，更適于應力的承受。4細胞外基質(zhì)的構(gòu)成與生理功能的關(guān)系蛋白聚糖和膠原是構(gòu)成軟骨終板細胞外基質(zhì)的重要結(jié)構(gòu)成份，對軟骨終板的生理功能的發(fā)揮有重要影響。有研究表明，軟骨終板所帶的蛋白多糖與關(guān)節(jié)軟骨的相似但稍小一些，它上面所帶的電荷密度，控制著帶電荷溶質(zhì)的分布和基質(zhì)中的滲透壓。由于凈負電荷的存在，才使得軟骨終板內(nèi)的椎間盤組織的離子總數(shù)總是高于血

8、漿，保持了軟骨終板中的高滲透壓。蛋白多糖含量越豐富，這種滲透壓就越高7，12。正常時，隨時間的變化蛋白多糖的聚合度會有些波動。不過總的趨勢是年齡越大，超生理負荷的壓力作用的時間越久，軟骨終板中蛋白多糖的總數(shù)以及其中的成份糖氨多糖的含量就會逐漸下降，這種變化發(fā)生最明顯的主要在軟骨終板的外區(qū)深層和內(nèi)區(qū)，改變將影響到軟骨終板的交換物質(zhì)的能力、吸收振蕩和均勻傳遞載荷的能力10，14。因為椎間盤各部分的水份含量都依賴于蛋白聚糖的構(gòu)成比和應用于其上的載負，蛋白多糖間盤組織干重比例高的椎間盤組成部分，其水化程度也就越高7，12。維持軟骨終板對抗載荷，透過交換物質(zhì)的結(jié)構(gòu)成份還有它所含的各種膠原。這些膠原的微纖

9、維平行于椎體的上下面排列，纖維上附著蛋白多糖分子，纖維相互間的交叉形成許多數(shù)千微米的空間，構(gòu)成有通透性的彈力網(wǎng)15。軟骨終板中的膠原類型最豐富的是型，另外還有IX型及1、2、3鏈。在長期受到機械力量作用時，椎間盤各部分的細胞中的溶酶體酶會釋出，同時激活膠原酶系統(tǒng)。1、2、3鏈和IX型膠原對膠原酶有一定的抵抗力，在椎間盤各部分產(chǎn)生生理性退變時，型膠原對膠原酶的抵抗能力也遠大于其它類型的膠原如、型膠原。軟骨終板的這種膠原構(gòu)成，保證了受力大，滲透交換頻的自身能很好地維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，有利于生理功能的發(fā)揮15，16。另外，型膠原是吸收承受壓應力最好的膠原類型，為軟骨終板執(zhí)行其生物力學的性能提供了結(jié)構(gòu)成份

10、上的重要保證3，15。蛋白多糖與膠原對軟骨終板的作用是相互關(guān)聯(lián)的，在酸堿度為7.0的環(huán)境中，蛋白多糖通過其中的成份糖醛酸及靜電作用與膠原結(jié)合，再通過另外兩種成份硫酸軟骨素和糖氨多糖的參與，加強膠原抗皺縮和抗張牽的能力，從而發(fā)揮軟骨終板對抗壓應力提供滲透性的良好功能3。5結(jié)語軟骨終板生理功能的正常發(fā)揮，有賴于其構(gòu)成的正常存在，而軟骨終板功能的變化，將影響到整個椎間盤的生理、病理狀態(tài)。所以，怎樣維護軟骨終板的正常結(jié)構(gòu)組成，保護整個椎間盤營養(yǎng)供給的主要通道，是一個有價值的研究方向。目前，文獻記載的此類研究仍然很少，特別是有關(guān)傳統(tǒng)中醫(yī)藥技術(shù)對此相關(guān)方面的作用，更是有待揭示的領(lǐng)域。作者單位：（周紅海）廣

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