纖維環

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1概述編輯纖維環的周緣部纖維直接進入椎體骺環的骨質之內,較深層的纖維附著于透明軟骨板上,中心部的纖維與髓核的纖維互相融合。纖維環的前部較後部為寬,因此髓核的位置偏於後方,髓核的中心在椎間盤前後徑中后1/3的交界部,是脊柱運動軸線通過的部位。由於纖維環後部較窄,力量較弱,髓核易於向後方突出,但由於纖維環後方中部有后縱韌帶加固,突出多偏於側後方。

2作用編輯纖維環由分為外、中、內三層呈同心圓排列的纖維構成構架。外層主要為膠原纖維成份,

內層是纖維軟骨帶,各層間有粘合樣物質粘合。纖維層內纖維平行排列,層間纖維相互交叉,相鄰纖維層與椎間盤平面成±30度夾角。纖維環的前側、兩側的纖維層最厚,平行斜向兩椎體,后側的纖維層只有它們的一半,但也有12層並且排列要比兩邊的複雜。纖維環中外層纖維通過sharpy』s纖維緊密地附著于兩個椎體的垢環之間,內層纖維連於上下軟骨終板上,形成略帶弧形的結構,很好的保存了髓核的膠體成分,維持髓核的位置與形狀,保證整個椎間盤的負重和軸承作用的發揮。較薄的后層纖維在結構上屬於內層,它的最裡面纖維直接進入髓核與細胞間質相連,和髓核無明顯的界限。在脊柱側彎扭轉時,椎間盤內後方的髓核可以在纖維環與軟骨終板組成的結構中很好地流動;特別是前曲、後仰時,薄的後壁給髓核的移動提供了一定的彈性空間,較厚的前側纖維環則提供髓核與臟器之間的隔護,共同協調脊柱的生理活動。

3力學性能編輯纖維環可承受的力量相當強大,剪切剛度達260N/mm,實驗負載≥2000N,環纖維與骺環、軟骨終板的連接非常堅固,各分層中交叉的短纖維可限制纖維環的過度運動,保持了脊柱在前屈,后伸。側曲和扭轉運動時脊柱的穩定及適當的生理活動範圍。而在髓核受到壓力輕度變扁時,緊密排列的纖維環纖維即可開始吸收髓核向環壁傳來的壓力,纖維輕度延長,當整個纖維環的纖維均發生這種壓力形變時,脊柱所受的負荷力即被纖維環所吸收,在生理受力的極限內,分散減緩了髓核——椎體——脊柱的受力量度。

4成熟髓核編輯發育成熟的髓核是一個由軟骨樣細胞分散在細胞間質內,周圍圍繞著一個比較緻密膠原纖維網的含水球,位於椎間盤偏後位置,占推間盤橫斷面積的50%~60%;由於它的含水量很高,並和軟骨終板緊密接觸,是椎間盤接受經軟骨終板主要營養途徑滲透交換營養的主要部分。髓核與包裹它上下面的軟骨終板,周圍的纖維環共同構成對抗重力和張力的閉合緩衝系統。在脊柱運動時,髓核猶如滾珠軸承起支點作用,協助脊柱其他部分完成生理活動。髓核球型結構偏後的位置,對分散壓力,支持角度大頻率高的彎曲等運動有重要意義。髓核本身只在嬰兒時期和嚴重退變時才有血管長入,正常時它的營養主要由椎體——軟骨終板——髓核的椎間盤主要營養途徑滲透供給。

5生理特性編輯纖維環細胞密度為9000個細胞/mm,其外層的細胞呈梭型,主要屬於纖維細胞,內層細胞呈圓形,主要屬於軟骨細胞。在培養的情況下,用透射電鏡觀察則有許多共同的超微結構表現,它們的核較圓,核仁較明顯。細胞質內可見大量的附有核糖體顆粒的粗面內質網和滑面內質網。細胞質內線粒體多,為橢圓形,有的可看到雙層單位膜,由單位膜包繞初級深酶體和次級深酶體。細胞質內有一系列的扁平囊及小泡主成的高爾基複合體和分泌顆粒,纖維環細胞合成分泌蛋白多糖及膠原纖維的能力很旺盛,保證纖維環生理代謝活動所需的構造物質的供給。一但這種供給減少,纖維環的生物性能就會減弱,椎間盤開始退變。

6外基質編輯正常人椎間盤不同的區域的膠原含量是有差異的,纖維環的膠原含量明顯高於髓核,環內層的膠原含量低於外層,后外側低於前外側,后外側內層最低。這可能與進化中的彎腰運動較多有關。分子生物學研究表明,組成纖維環的主要膠原有Ⅰ、Ⅱ型膠原,還有部分Ⅸ型膠原和1a、2a、3a鏈以及在修復情況下出現的少許Ⅲ型膠原。纖維環中的Ⅰ型膠原占整個椎間盤同型膠原的40%,正常人外層纖維環幾乎全部由Ⅰ型膠原組成,由環的外層向內層延伸,Ⅰ型膠原逐漸減少,Ⅱ型膠原不斷增多。

髓核中含量最豐富的膠原類型是Ⅱ型,其分子上的羥賴氨酸殘基含量達72個之多,它的亞氨基酸的側鏈經糖化后產生二糖衍生物單糖衍生物,聚集大量的水分子,產生高含水狀態,使髓核更加適於變形而又有足夠的承受壓力的能力,使它擔當的功能可以很好地發揮。髓核中還含有少量的1a、2a、3a鏈和Ⅸ、Ⅳ、Ⅺ型膠原及一些短線的膠原分子,共同構成髓核的膠原體系。據研究,人纖維環中蛋白多糖的主要成分:己糖胺、葡萄糖胺半乳糖胺及糖醛酸的含量比分別為6?60,3?35,2?4和2?25左右。正常比例構成的蛋白多糖決定著從纖維環表面滲透進入椎間盤內營養椎間盤細胞的溶液濃度,纖維環的水化程度,從而影響著纖維環的生理功能,特別是力學性能的正常發展。髓核吸水及保持水分的能力對它的抗壓功能影響巨大。剛出生嬰兒的髓核含水88%,直到77歲,還有平均69%的含水量,為了保證這種狀態,髓核進化成了一個高蛋白多糖的組織

除了膠原纖維和蛋白多糖外,彈性蛋白纖維對纖維環、髓核的生理功能的作用也是研究得不少的一個方面。髓核的彈性蛋白纖維含量比纖維環外層明顯的減少,纖維形狀極不規則,與膠原纖維的排列不一致但較纖維環的稍粗。彈性蛋白纖維具有高度的伸縮性能和極高的強度,雖然在椎間盤中分佈不均,但受力方向一致,它與膠原構成椎間盤 的主要支架結構,共同維持和承受相應的應力,對椎間盤緩衝震蕩系統的構成發揮重要作用,正常成年人椎間盤的彈性蛋白纖維飽滿光滑,密集成網,健康老年人的椎間盤的彈性蛋白纖維稀疏、僵直,欠飽滿,表面不光滑,有凹跡,在椎間盤退變、病變時彈性蛋白纖維上出現間隔,少部分出現斷裂,許多纖維上出現斷裂,磨損、不規則空洞。分子生物學研究證明,其mRNA陽性雜交信號消失,不再有新的纖維合成補充,在應力的作用下含量逐步減少,至使和變性的膠原纖維一併改變了椎間盤的生物力學特性。

7主要功能編輯(1)纖維環的強度及纖維環在骺環和軟骨盤的附著點的堅實性,使上下兩椎體互相連接,保持脊柱在運動時穩定性。

(2)由於纖維環的少許彈性和纖維環纖維的特殊分層排列方向,使每個脊柱間有一定的活動度。

(3)纖維環本身如一厚的韌帶組織,在脊柱的前縱韌帶和后縱韌帶加強下,限制了脊柱的前屈、后伸、側傾和旋轉運動。

(4)保存髓核組織的液體成分,維持髓核組織的位置和形狀。

(5)吸收震蕩是纖維環的最重要功能,髓核在受壓力的情況下,形態可輕度變扁,並將所受的壓力均勻地分佈于纖維環各部分,使纖維環纖維延長,當整個脊柱的纖維環均發生此改變時,脊柱所受的壓力即被纖維環吸收。


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