腰椎间盘突出症的吸收特点及机制

腰椎间盘突出症(LDH)可以不经手术治疗而自行吸收。然而，预测突出物重吸收的发病机制和生理指征尚不清楚，这使得临床医生无法对有重吸收效应的LDH患者优先选择保守治疗方案。本综述的目的是总结以往关于乳酸脱氢酶重吸收的报道，并讨论有利于自然吸收的临床和影像学特征。我们强调了LDH重吸收的生物学机制，包括巨噬细胞浸润、炎症反应、基质重塑和新生血管形成。此外，我们总结并讨论了促进重吸收的潜在临床治疗方法。目前的证据表明，巨噬细胞对椎间盘炎症介质、基质金属蛋白酶和特定细胞因子的调节对LDH的自发重吸收是必不可少的。

腰椎间盘突出症(LDH)是指椎间盘纤维环破裂，导致髓核突出，压迫脊神经和马尾，引起炎症反应。患者出现疼痛、神经功能障碍等临床症状。随着工作和生活习惯的改变，LDH患者的比例急剧增加，且趋于年轻化，损害患者的身心健康，成为威胁人类健康的主要疾病之一[1］．因此，对该病的准确诊断以获得针对性的治疗显得尤为重要。IDH的诊断方法主要包括影像学检查、脊髓造影、计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)。目前，MRI是椎间盘突出最有效的影像学诊断方法。

目前，LDH的治疗策略分为手术治疗和保守治疗。保守治疗是大多数新诊断的LDH患者的首选。常规疗程至少6周，主要形式有卧床休息、药物治疗、运动治疗、硬膜外注射、腰椎牵引、中医治疗[2，3.，4］．大多数LDH症状可通过保守治疗缓解。此外，通过MRI、CT等影像学检查，部分患者椎间盘(IVD)突出部分缩小甚至消失(图5)。1B, C)。在临床上，不经手术干预而自行缩小或消失的腰椎间盘突出的现象称为重吸收。目前，乳酸脱氢酶的自发重吸收已成为一种公认的临床观察。什么因素可以预测IVD的再吸收?什么情况下可以诱导或促进IVD的重吸收?相关的研究工作正在进行中。为了对LDH的保守治疗做出更准确的决策，研究人员迫切需要阐明疝出IVD重吸收的临床特征和生物学机制。本文结合常见的临床发现，重点对IVD重吸收的生物学机制进行综述，为IVD重吸收的临床预测和诊断，为临床医生合理制定治疗方案提供有价值的依据。

在1984年首次报道了不经手术干预的乳酸脱氢酶的自发吸收[5，6］．这一重要发现为研究非手术治疗提供了新的途径。1990年，Saal等人[7]选择11例经CT诊断为LDH的患者进行保守治疗，以探讨LDH的自然史，并进行MRI随访。结果2例0 ~ 50%突出物被吸收，4例50 ~ 75%突出物被吸收，5例75 ~ 100%突出物被吸收。另外，最大的突起吸收率最高，而最小的两个突起的重吸收率最低。Saal认为，重吸收通常发生在神经组织水肿处，突起越大，重吸收越明显。1996年，Saal等人[8]发表论文，对非手术干预后LDH重吸收的相关临床研究报道进行综述和分析，探讨了LDH的类型/位置、解剖因素、组织化学因素、临床特征和个体因素对LDH自然史的影响。近年来，乳酸脱氢酶的重吸收受到越来越多的研究者的关注。一项荟萃分析显示，在过去30年报道的38项临床研究中，症状性LDH重吸收的平均发生率高达62-66% [9］．我们团队最近的一项回顾性分析显示，在409例LDH患者中，320例患者接受保守治疗，共有189例患者发生突出物再吸收，占59.06% [10］．此外，北美脊柱协会(NASS)关于神经根病腰椎间盘突出症的循证临床指南[11]指出，随着自然史的进步，大多数患者的IVD可以自发收缩或退变。大量研究表明，随着疝出程度的降低，临床症状也会改善。综上所述，LDH重吸收现象并非偶然，多数患者在非手术治疗或不治疗的情况下，临床症状均可缓解甚至消失。

IVD重吸收在LDH患者中很常见。目前，LDH的治疗可分为保守治疗和手术治疗。采用哪种治疗方法取决于IVD突出的影像学特征和其他临床因素。LDH的临床治疗决定需要考虑椎间盘突出的类型，突出的大小，突出的IVD的组成，以及突出周围MRI信号的增强。

LDH的类型

MRI成像将LDH的形态分为膨出、突出、挤压和隔离[12(图。1A).这四种乳酸脱氢酶的自然吸收病例已经有报道。人们普遍认为LDH的挤压和固溶比其他类型更容易退行。2014年，Chiu等人系统评估了不同类型LDH的重吸收概率。大多数乳酸脱氢酶经保守处理后可自行吸收。挤压和隔离型LDH比膨出和突出型LDH有更高的退行率，因为这两种ivd倾向于穿透纤维环和后纵韧带，从而暴露在硬膜外间隙的体循环中[9，13］．挤压和隔离是LDH最具破坏性的类型。由于硬脑膜囊和神经根受到严重的机械压迫和炎症刺激，挤压和隔离型常有典型的神经根症状，甚至压迫脊髓。因此，对于LDH的挤出和隔离，考虑到危险因素和安全性，我们建议保守治疗作为首选。综上所述，我们迫切需要回答的问题是:(1)重吸收过程中是否存在不可接受的神经损伤或马尾综合征的风险?(2)保守治疗后临床症状的改善是暂时的还是持续的?(3)保守治疗后症状缓解会复发吗?根据文献报道[10]，我们可以得出结论，如果能有效改善LDH挤压隔离患者的早期临床症状(如下肢疼痛、麻木)，保守治疗是相对安全的。为了避免发生不可逆神经根损伤和马尾综合征的风险，在保守治疗期间必须经常观察患者，以最大限度地降低风险。但如果出现以下情况，应立即进行手术干预:(1)经过3-6个月的保守治疗后，症状没有明显缓解;(二)经保守治疗加重症状的;(3)马尾综合征的临床表现。我们的临床研究还发现[10]，如果参照上述情况对患者进行密切随访和观察，只有21.76%的挤出和隔离LDH患者最终接受手术治疗。另外，从半年多的随访观察来看，保守治疗的患者未出现不可逆的神经根损伤和马尾综合征，这意味着临床医生在诊断/决定时应充分考虑LDH回归的可能性，在无手术指征的情况下应优先考虑保守治疗。

LDH的大小

在临床诊断中，临床医生将根据患者椎间盘突出的大小决定是否需要手术干预。一般来说，椎间盘突出程度越大，手术的可能性越大。然而，最近Gupta等人指出，用椎间盘突出的大小(占椎管面积的百分比)来预测保守治疗6周后是否需要手术是不可行的[14，15］．类似地，大型椎间盘突出的重吸收病例已被报道过很多次[14，16，17］．因此，除了需要紧急手术治疗的马尾综合征和运动神经功能缺陷患者外，无论椎间盘突出的大小，医生在做治疗决策时都需要考虑保守治疗，这在很大程度上可以避免手术带来的经济负担和副作用。

椎间盘突出-软骨终板的组成

突出的IVD髓核、纤维环和软骨终板的组成部分

IVD的成分可能影响重吸收。突出的椎间盘组织包括纤维环、软骨终板和髓核[18］．当突出的椎间盘包含大部分髓核时，可能有利于吸收。Iwabuchi等人[19]使用普通MRI来预测椎间盘突出成分对吸收的影响。根据T1加权和T2加权的信号强度，将椎间盘突出部位分为5种类型。1-5型突出IVD的组成部分为髓核、纤维环、粘液组织、肉芽组织增生和部分纤维环。课课组通过病例分析推测，1型、5型椎间盘突出症易被重吸收，特别是1型椎间盘突出症，其组织成分以髓核为主，含水量高，退变程度低。因此，更有利于血管的生长和组织成分的脱水，从而促进疝出的IVD的再吸收。此外，被广泛认为易于重吸收的大部分被隔离的LDH主要由髓核支配。

另一项研究表明，突起处的软骨组织可能会抑制重吸收。Schmid等人表明椎体终板骨髓信号强度的变化提示挤压LDH中存在软骨组织[20.］．突出物中含有软骨碎片的部分组织出现Modic改变，即MRI显示腰椎终板和椎弓根下骨出现异常信号改变[20.］．修改分为3种类型。LDH患者的改变多为II型[21］．伴随的Modic变化与含有透明软骨的LDH密切相关。透明软骨中毛细血管形成和巨噬细胞浸润较少，并伴有摩迪改变。LDH自发吸收失败主要与软骨突出有关[22］．一项体内试验结果显示，与植入终板的角膜相比，植入纤维环的角膜有大量的新生血管和炎症细胞浸润，而植入软骨终板的角膜则显示血管生成受到抑制[23］．Lama等人发现透明软骨碎片组织在盐水中很少出现肿胀、蛋白多糖减少、炎症细胞侵袭等现象。相比之下，髓核和纤维环组织在盐水中迅速膨胀，导致孔径增大，进而促进抑制血管生长的蛋白多糖大量流失[24］．需要更多的临床前和临床研究来阐明软骨终板和LDH重吸收之间的关系。突出部分对重吸收的影响可能主要取决于它是否有利于血管化，而透明软骨碎片往往抵抗血管化和吸收。综上所述，如果MRI显示突出主要是髓核，则可能有利于吸收;然而，软骨终板的高比例可能使LDH难以缓解，因此保守治疗可能无效。

椎间盘突出周围MRI信号增强

游离到硬膜外间隙的椎间盘会引起自身免疫反应，导致炎症反应，周围形成肉芽组织，表现为环形强化，而游离中心的椎间盘没有强化，称为“靶心征”。MRI检查膜内突出的椎间盘组织，可见突出组织内巨噬细胞浸润及血管生成;Gd(钆二乙烯三胺五乙酸)增强MRI图像显示突出物周围的信号环增强。边缘增强厚度越大，信号增强程度越高。突出组织边缘明显增强提示自发吸收的可能性，这也被认为是评价椎间盘自发消退的重要因素[25，26，27］．环强化(环)或牛眼征被认为与腰椎间盘突出症的血管化和炎性肉芽组织的形成有关[28，29]，而疝的新生血管和炎症反应是重吸收的关键因素[30.］．因此，突出部位周围的增强可作为突出组织新血管形成和炎症的影像学表现，可预测重吸收。但是，由于目前临床医生对重吸收现象的认识、患者的经济条件以及注射造影剂的不良影响，利用增强MRI诊断腰椎间盘突出症仍然存在一定的困难。

虽然有临床证据表明乳酸脱氢酶的自发吸收，但保守治疗和手术治疗的疗效差异仍有争议。与其他类型的LDH相比，挤压型和隔离型LDH患者优先给予保守治疗措施。因为这两种乳酸脱氢酶的再吸收比其他类型的更容易更快。但如果由于大突出而压迫硬膜囊和神经根，加重下肢神经根疼痛，在急性期药物、理疗等非手术治疗可能难以缓解症状，较大的椎间盘突出容易复发。在这种情况下，临床医生可能优先考虑手术干预。几项大型队列研究，如缅因州腰椎研究[31]，脊柱患者预后研究试验(SPORT) [32]，以及海牙脊柱干预结果研究小组[33的研究表明，LDH的早期手术干预比保守治疗能更快地缓解临床症状。然而，长期来看，手术治疗的结果与保守治疗几乎相同。此外，预测重吸收的发生需要结合MRI成像，在某些组织中存在Modic变化可能意味着重吸收的概率较低。突出的IVD周围环形强化的靶心征可能是重吸收的重要指标。然而，重吸收的发生率和机制尚未明确，临床医生仍难以预测LDH自发消退的可能性以及哪些患者更有可能从保守治疗中获益。因此，为了更好地确定临床决策的标准，未来还需要进行更多大规模、随机化的实验，例如探索更直观、统一的MRI成像特征或可靠的生物标志物。

目前，我们主要通过影像学特征来初步判断重吸收的可能性，重吸收的生物学机制尚未阐明。文献报道了三种可能的机制假设，它们可能共同参与了LDH的消退和消失。第一个机制是突出物的回缩，这可能发生在突出物与纤维环分离的情况下[34］．第二种机制是突出的髓核逐渐脱水收缩，进而导致突起缩回纤维环[35］．第三种机制受到广泛关注，即IVD疝出碎片进入硬膜外间隙，引发自身免疫反应，包括炎症细胞浸润和新生血管形成。自身免疫系统将LDH突出物识别为椎体硬膜外血管间隙的“外来物”，进而触发级联炎症反应，包括新生血管、基质蛋白酶激活、炎症介质水平升高、炎症细胞吞噬和酶降解[5，13，36］．这得到了多种临床数据、组织病理学研究和动物实验的支持[37，38，39，40］．本文将以第三种机制为重点，讨论LDH重吸收过程中巨噬细胞浸润、炎症细胞因子积累、酶降解反应、自身免疫反应引起的新生血管等生理变化。

免疫特权

免疫特权是指某些器官的某些免疫反应被抑制或排除的情况[41］．正常椎间盘组织主要由纤维环(AF)、软骨终板(CEP)和髓核(NP)组成。AF是包裹在NPs周围的韧带层状结构，主要由I型胶原纤维组成。CEP由位于椎体终板和NP之间的少量透明软骨组成。NP是一种水合结构，主要由蛋白多糖穿插在不规则的II型胶原纤维网络中组成。在人类生命的早期阶段，NP由大量的液泡脊索细胞和小的软骨细胞样细胞组成。然而，随着IVD的成熟，NP中的脊索细胞消失，NP从脊索结构转变为嵌入小软骨细胞样细胞的组织[42，43，44］．正常的IVD是无血管性的，其独特的结构将髓核与宿主免疫系统隔离开来。正常和稳定的IVD抑制免疫细胞和细胞因子的浸润。IVD的免疫特权归因于血np屏障和Fas配体(FasL)的局部表达。自体NP暴露后淋巴细胞在局部淋巴结内积聚[45， IVD淋巴细胞在纤维环损伤中的积累[46]，以及人类LDH免疫球蛋白和补体膜攻击复合物的沉积都支持这一理论[47，48，49］．FasL-Fas维持IVD免疫特权，并通过复杂的信号通路诱导免疫细胞和血管内皮细胞凋亡，防止人类IVD血管生成[50，51］．此外，当血np屏障受损时，例如当突出的IVD暴露于免疫微环境中时，会触发自身免疫反应，导致血管新生和免疫细胞浸润等多种病理过程。免疫细胞分泌的炎症细胞因子(例如，肿瘤坏死因子-α (TNF-α)和白细胞介素-1β (IL-1β)调节基质金属蛋白酶(MMPs)、解整合素和带有血栓反应蛋白基序的解整合素和金属蛋白酶(ADAMTS)，它们加速细胞外基质(ECM)的分解，增强免疫细胞向该区域的募集，从而维持和促进炎症。此外，IVD内存在CD4+ T细胞。CD4+ T细胞根据分泌的细胞因子可分为Th1和Th2亚型。Th2细胞通过产生IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13介导体液免疫反应。Th1细胞通过产生干扰素-γ (IFN-γ)和IL-2增强细胞免疫力。一项研究表明，IVD优先表达Th2细胞因子，这可能是促成IVD免疫特权的另一个因素[52］．腰IVD暴露于硬膜外间隙可能增加IL-12浓度，从而改变Th1和Th2细胞因子的表达模式[52］．

传统上认为椎间盘病变引起的免疫特权失衡是一种有害的免疫反应，被认为是导致椎间盘退变和坐骨神经痛的重要因素。虽然炎症细胞/生长因子/细胞因子的浸润和免疫级联可能导致椎间盘退变，但某些特定的免疫细胞可能促进损伤椎间盘组织的再生和免疫特权的恢复。这种免疫细胞的功能可能是清除细胞碎片和分泌抗炎细胞因子[53，54］．可以肯定的是，IVD免疫特权支持自发的LDH重吸收过程中的炎症反应。当NP组织被挤压出硬膜外间隙时，会引起自身免疫反应，导致免疫细胞浸润，募集来的免疫细胞会与椎间盘细胞相互作用，分泌各种因子，促进椎间盘吸收。

巨噬细胞是触发乳酸脱氢酶重吸收的关键免疫调节剂

巨噬细胞的浸润和活化是重吸收过程中的关键步骤。巨噬细胞在人乳酸脱氢酶中的浸润已被广泛证实。Djuric等人在挤出和隔离的LDH中发现大量浸润的巨噬细胞。膨出的LDH中巨噬细胞的数量高于膨出的LDH，这可能是由于膨出的LDH有更大的表面供巨噬细胞粘附，从而促进凸起物被更多的吸收[55，56］．在突出的椎间盘碎片中，IL-12和IFN-γ的表达高于鼓胀的椎间盘，鼓胀的椎间盘由完整的纤维环保留在椎间盘间隙内[57］．Th1淋巴细胞产生的IFN-γ招募并激活更多的巨噬细胞[52］．具体来说，LDH中的NP组织与体循环的接触导致淋巴细胞激活和IFN-γ的分泌，进而促进巨噬细胞的招募。突出椎间盘中IFN-γ表达升高可能是对突出NP组织的特异性免疫反应[58］．这些结果表明，LDH的免疫激活模式涉及巨噬细胞浸润和激活。为了更清楚地说明LDH重吸收和巨噬细胞之间的关系，我们将依次介绍巨噬细胞在疝出的IVD中募集的机制，巨噬细胞在疝出的IVD中的促进/抗炎作用，以及巨噬细胞诱导的炎症反应与基质金属蛋白酶激活/新生血管形成之间的相互作用。

驱动巨噬细胞在IVD中募集的机制

IVD中某些细胞因子和趋化因子的表达是巨噬细胞募集的重要因素。趋化因子，如单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1)、单核细胞趋化蛋白-3 (MCP-3)、单核细胞趋化蛋白-4 (MCP-4)、趋化因子(C-C motif)配体5 (RANTES)、巨噬细胞炎症蛋白-1α (MIP-1α)和干扰素-γ诱导蛋白10 (IP-10)，在人类IVD中的表达已被广泛验证[37，59］．人类IVD可以自发产生炎症介质，以旁分泌方式帮助招募免疫细胞，特别是介导巨噬细胞趋化和促血管生成的MCP-1、CC趋化因子和IL-8 [59，60］．兔LDH模型提示LDH后椎间盘细胞可立即产生TNF-α、IL-1β和MCP-1，促进巨噬细胞浸润和LDH重吸收[61］．当巨噬细胞被招募到突起时，它们分泌的细胞因子进一步以自分泌的方式促进它们的招募。疝出的IVD含有高水平的TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、前列腺素E2 (PGE2)和一氧化氮(NO) [58，62］．这些细胞因子大多是巨噬细胞的产物，可以促进淋巴细胞的活化和分化，也可以招募更多的巨噬细胞，激活吞噬作用，分泌蛋白水解酶。Haro等人在手术切除的髓核突出标本中检测到趋化因子MCP-1和MIP-1α，它们在巨噬细胞、成纤维细胞和内皮细胞中高度表达，并可能通过旁分泌或自分泌方式激活/招募巨噬细胞[37］．为了进一步阐明趋化因子对椎间盘重吸收的影响，研究小组随后建立了引入腰硬膜的大鼠自体移植物模型。他们的研究结果表明，重组人MCP-1可以加速髓核突出的回归过程[63］．

因此，这些研究表明，趋化因子，特别是MCP-1，是巨噬细胞浸润IVD的重要介质1)．驱动IVD和巨噬细胞产生趋化因子的生物分子包括胸腺基质淋巴生成素(TSLP)，炎症因子(如TNF-α， IL-1β)和MMP3。在正常IVD中，内源性TGF-β通过抑制NF-κB激活来限制TSLP的表达。TGF-β1、-β2和-β3泛中和抗体诱导小鼠椎间盘组织中TSLP表达。NF-κB是TSLP表达所需的重要转录因子。TGF-β信号通过Smad蛋白家族，与包括NF-κB通路在内的许多细胞内信号通路相互作用，并以细胞微环境依赖的方式诱导基因表达的激活或抑制[71］．TGF-β(如TGF-β1)存在于骨和软骨中，与复合物中的细胞外基质分子(ECM)结合，在机械牵引下被激活，发出椎间盘细胞健康的信号。突出的椎间盘组织可能失去与细胞外基质接触的机会，因此组织中的NF-κB无法响应TGF-β复合物激活释放的上调TSLP水平的信号[67，72，73，74］．上调的TSLP通过PI3K/Akt信号通路诱导小鼠椎间盘细胞中MCP-1的表达[64，67］．TGF-β的三种异构体(TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3)分布在椎间盘组织中[72］．在这三种亚型中，TGF-β1介导的信号转导在椎间盘中研究最多。根据目前的研究报道，我们推测TGF-β1参与了抑制TSLP在椎间盘突出中的表达[75，76]，但TGF-β1介导TSLP表达的分子机制仍有待进一步阐明。然而，很少有研究探讨TGF-β2和TGF-β3在退行性椎间盘疾病中的作用。相对而言，更多的研究集中在退变性椎间盘疾病中TGF-β或TGF-β1亚型的抗炎作用。因此，还需要更多的证据支持TGF-β2和TGF-β3调节椎间盘组织中TSLP的表达。促炎趋化因子RANTES与IL-1β显著相关[65］．TNF-α和IL-1β通过MAPK、NF-κB和C/EBPβ通路调节椎间盘细胞中趋化因子CCL3的分泌[77］．巨噬细胞产生的TNF-α是MCP-1表达的有效诱导剂[68］．在巨噬细胞存在的情况下，软骨细胞产生的MMP3有助于趋化因子的释放，导致巨噬细胞进一步迁移[69］．综上所述，NP组织突出引起的自身免疫反应是LDH重吸收最重要的机制之一。自身免疫反应中的巨噬细胞浸润是发生乳酸脱氢酶重吸收的必要条件。淋巴细胞和IVD产生的趋化因子诱导巨噬细胞向疝出的IVD迁移，巨噬细胞分泌的炎症因子和趋化因子直接或间接作用，促进更多巨噬细胞的募集。TSLP和MMP3可能通过诱导趋化因子积极参与这一过程。然而，在许多重吸收研究中，尽管人类IVD样本中存在趋化因子，但仍没有足够的证据(只有少数动物模型和体外研究)表明趋化因子可诱导巨噬细胞浸润和重吸收。

与巨噬细胞相关的炎症级联

分泌炎症介质

当IVD突出引发自身免疫反应时，趋化因子如MCP-1的表达增加，刺激巨噬细胞向IVD募集。巨噬细胞与IVD的相互作用诱导炎症细胞因子的产生2)[85］．多个队列研究结果表明，LDH患者血清炎性细胞因子水平不平衡[78，80，86，87］．LDH患者IVD的组织学分析显示，挤压或隔离的IVD中炎症介质TNF-α、IL-1β、IFN-γ和IL-6的表达水平较高[58，82，83，88，89］．体外IVD-巨噬细胞共培养模型清楚地揭示了巨噬细胞与IVD之间的相互作用。共培养条件可诱导IL-6的高表达[84］．此外，共培养初期TNF-α表达上调，其次是IL-6、IL-8和PGE2表达上调。此外，TNF-α诱导的IL-6、PGE2和IL-8的产生不依赖于TNF-α的刺激，这表明可能存在一种炎症级联，而不依赖于TNF-α途径[77］．在这两项研究中，细胞因子主要由巨噬细胞产生。此外，相关动物模型也探索了促进炎症介质上调的信号通路。LDH大鼠模型表明IL-1和IL-6的表达增加与PI3K/AKT信号通路的激活有关[90］．p38 MAPK可被巨噬细胞或IVD分泌的TNF-α和IL-1β激活[91，92］．此外，p38通路的激活也可通过促进炎症介质的表达参与神经根性疼痛[93］．

巨噬细胞在ldh介导的炎症反应中起关键作用。一方面，巨噬细胞参与调节炎症反应、IVD退变和坐骨神经痛;另一方面，巨噬细胞也参与自发吸收。一些有争议的结论可以归因于巨噬细胞的高可塑性。IVD损伤后，巨噬细胞前体被趋化因子招募到疝出区。这些巨噬细胞在局部组织细胞因子的影响下进行表型和功能分化。不同的表型被分为经典激活的M1型和交替激活的M2型。m1型巨噬细胞的特征是产生高水平的促炎细胞因子，如TNF-α、IL-6和IL-1β，它们与椎间盘退变和坐骨神经痛密切相关，并能够调节介导疼痛的炎症反应。此外，一些促炎因子，如TNF-α，也可刺激椎间盘产生趋化因子，诱导基质金属酶的活化，间接促进新血管的生长，称为功能性炎症反应。这有利于椎间盘突出的吸收。 This discrepancy in inflammation response is reflected in the inconsistent findings regarding the correlation between the presence of macrophages in herniated disc material and clinical symptoms [94］．m2型巨噬细胞的作用是抗炎和调节创面愈合。它通过调节功能性炎症作用在组织修复、纤维化和组织再生中发挥作用。研究表明，这些m2型巨噬细胞分泌的抗炎细胞因子，如IL-4和IL-10，通过促进吞噬作用和减弱炎症反应，刺激椎间盘突出吸收[78，95］．目前，在人类椎间盘突出中已经发现了混合表型的巨噬细胞群，这可能导致理想的NP组织吸收和表现为坐骨神经痛的亚理想炎症性周围神经病变。因此，巨噬细胞浸润促进椎间盘吸收可能主要归因于免疫炎症反应和吞噬作用的启动。此外，M1和M2巨噬细胞对重吸收的促进作用可能交替发生[96］．

有学者推测，当椎间盘发生改变时，巨噬细胞由M2型变为M1型，进而产生更多的促炎因子，如IL-6、IL-8、TNF-α [96，97］．改变可能代表炎症反应从“功能性”向“疼痛性”的转变，从而降低LDH患者的恢复率。Djuric等研究表明，巨噬细胞调节的椎间盘炎症反应与修饰性改变之间存在相互作用[98］．然而，目前支持这一理论的证据非常有限。

巨噬细胞浸润产生的不同效果取决于IVD中巨噬细胞的类型。在大多数炎症过程中，M1和M2巨噬细胞经常共存。它们之间复杂的相互作用导致混合表型，可以激活或抑制对不同刺激的反应调节效应[99］．精确控制组织巨噬细胞表型对损伤后组织修复至关重要[One hundred.］．过度的m1型巨噬细胞极化会导致严重的炎症，严重的组织损伤和恢复不良。过度的m2型巨噬细胞极化可能导致炎症反应不足，病原体和细胞碎片清除不完全。因此，未来我们需要探索巨噬细胞招募进入椎间盘的分化机制和新的干预方法，如调节椎间盘突出的微环境，利用表观遗传调控因子诱导巨噬细胞分化。这将有助于更好地阐明乳酸脱氢酶重吸收的生物学机制，缓解坐骨神经痛症状。

诱导基质金属蛋白酶(MMPs)的激活

基质金属蛋白酶含有20种锌依赖酶，促进组织吸收和细胞外基质的重塑。免疫组织学分析显示，IVD中浸润的巨噬细胞和软骨细胞样细胞含有高表达的基质降解酶，如MMP-1、MMP-3和MMP-73.)[104］．IVD中mmp的产生是由巨噬细胞浸润后分泌的细胞因子介导的。炎症细胞因子如IL-1和TNF-α是包括MMP3和MMP-7在内的各种mmp的有效诱导物。ldh诱导的炎症反应中TNF-α表达的增加导致纤溶酶的上调，进而激活mmp。抗tnf -α抗体可抑制MMP3活性[85，101］．MMPs被认为有助于IVD降解和再吸收[103，107，108］．MMPs在促进IVD吸收中起着两种作用。一方面，TNF-α诱导下MMP表达上调，加速了IVD疝出蛋白多糖和湿重的丢失，直接促进了软骨基质的降解，这与它们在关节炎软骨退变中的作用类似[66，109，110］．另一方面，在LDH重吸收过程中，MMPs的分泌参与了巨噬细胞和软骨细胞的复杂相互作用。Haro等人提供了mmp介导乳酸脱氢酶重吸收的重要证据。在小鼠巨噬细胞与椎间盘共培养系统中，巨噬细胞激活后产生的MMP-7和TNF-α促进可溶性TNF-α (sTNF-α)的释放。在共培养条件下，软骨细胞产生MMP-3需要sTNF-α， MMP3表达上调释放巨噬细胞趋化剂(如MCP-1)，刺激巨噬细胞浸润、蛋白多糖丢失和椎间盘吸收。此外，仅TNF-α在椎间盘内诱导MMP-3不足以产生趋化剂并促进椎间盘吸收，提示可能存在其他巨噬细胞调节因子与TNF-α合作，介导MMP3调节的趋化因子的释放[69，106］．总之，巨噬细胞浸润是椎间盘吸收的关键机制。巨噬细胞与椎间盘的接触可引起巨噬细胞/软骨细胞之间的级联反应。MMP3和MMP7参与巨噬细胞-软骨细胞的通讯，间接影响软骨基质降解和椎间盘吸收的作用。此外，基于MMP-7在LDH重吸收过程中的关键作用和重组人MMP-7 (rhMMP-7)在人和犬椎间盘中的溶核作用，Haro等人开发了rhmp -7椎间盘内治疗[111，112］．这种疗法避免了与手术相关的副作用，如神经功能缺损[111］．目前，该疗法在美国正处于I/II期临床试验。

促进新血管的形成

血管长入被认为是自发乳酸脱氢酶吸收的一个基本特征[113，114］．组织学检查发现椎间盘突出处新生血管[114，115］．此外，增强MRI显示完全暴露于硬膜外间隙的IVD吸收更频繁，这与血管化呈正相关[116］．诱导LDH新生血管的介质主要有TNF-α、VEGF、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和血小板衍生生长因子(PDGF) [30.，117］．不同类型巨噬细胞的活性和分泌的促血管生成介质是炎症反应中血管新生的主要调节因子。如上所述，巨噬细胞活化后分为M1型和M2型。M2巨噬细胞可根据其功能进一步细分。IL-4激活的介导伤口愈合的巨噬细胞属于M2a亚型;由免疫复合物、糖皮质激素和IL-10激活的调控型巨噬细胞属于M2c亚型。斯皮勒等人[118]提出了M1和M2巨噬细胞相互作用调节血管生成的潜在模式。早期M1巨噬细胞通过分泌VEGF、bFGF、IL8、RANTES和TNF-α促进血管萌发。M2c亚型巨噬细胞的促血管生成作用表现为通过分泌高水平的MMP-9促进血管重构。M2a亚型巨噬细胞通过一种未知的分泌因子促进血管融合。M2a巨噬细胞还可通过产生金属蛋白酶3组织抑制剂(TIMP3)调节M1巨噬细胞的功能，并通过分泌血小板衍生生长因子- bb (PDGF-BB)招募周细胞促进新血管的成熟。

乳酸脱氢酶中巨噬细胞与血管生成的关系引起了一些研究者的关注。在巨噬细胞与IVD共培养模型中，巨噬细胞在IVD微环境中扮演促血管化介质的角色。哈罗等人[30.]发现ivd -巨噬细胞中VEGF表达水平升高，VEGF的诱导依赖于TNF-α。接下来，Ohba等也证实了TNF-α调节VEGF的表达;突出椎间盘中的TNF-α主要通过NF-kappaB通路诱导椎间盘细胞中VEGF的表达，从而促进血管生成[119］．综上所述，这些研究强调了巨噬细胞浸润IVD调节血管生成的作用。在此过程中，巨噬细胞可能发生从M1型到M2型的转变。M1巨噬细胞早期分泌的细胞因子可启动血管生成，M2巨噬细胞通过分泌MMP9和PDGF-BB促进内皮细胞增殖，稳定血管生长。

此外，其他因素也参与了椎间盘血管的形成。Johnson等人发现人IVD蛋白多糖在体外抑制内皮细胞粘附和迁移[120]，机械刺激可改变蛋白多糖的表达并影响其促进内皮细胞迁移的能力[121］．这说明人IVD蛋白多糖还可以影响血管的生长，间接调节椎间盘突出的吸收。Moon等人认为，环空细胞可能通过分泌IL-8和VEGF刺激mmp的表达，从而促进血管生成和侵袭[122］．此外，在疝出的IVD中，新生血管也为巨噬细胞的侵袭提供了血行途径。因此，巨噬细胞招募、炎症反应和新生血管之间存在着复杂的相互作用。

值得注意的是，为了开发促进LDH重吸收的治疗方法，一些研究建立了兔游离LDH模型，探讨细胞因子和药物干预对LDH重吸收过程中血管生成的影响。硬膜外注射bFGF可通过刺激血管生成促进椎间盘突出的吸收[40］．硬膜外注射midkine (MK)可促进新生血管形成，降解椎间基质，促进炎症细胞浸润。MK被认为是中性粒细胞的趋化因子[123］．MK的产生可促进淋巴细胞浸润到突出椎间盘，促进新生血管，促进炎症级联，进而促进LDH重吸收。与硬膜外类固醇相比，脂多糖促进炎症细胞聚集和新生血管形成，进而促进LDH重吸收[124］．目前兔LDH模型多为自体移植模型。与啮齿类动物的尾巴模型相比，兔LDH模型与人类椎间盘的同源性更高，动物和椎间盘尺寸更大，比大型动物更经济[125］．与体外细胞模型相比，自体移植模型的优点是保存了细胞外基质中存在的微环境。人椎间盘的脊索细胞在人成年后逐渐消失，而兔椎间盘的脊索细胞在成年后仍保留[126］．脊索细胞的持久性是形成具有不同生物力学和生物学特性的椎间盘的重要因素[126］．虽然保留脊索细胞的动物椎间盘有助于我们理解椎间盘成熟过程中人类髓核的细胞生物学，但用该模型得到的实验结果可能不适用于成人，应谨慎对待。有研究报道，一些动物(软骨营养不良犬、老羊和牛)在骨骼成熟后的某一时刻失去脊索细胞，这可能是一种很有前途的人类椎间盘突出的动物模型[125，126，127，128，129］．最近，Rawson等人提出了一种新的治疗方法[130]，包括向腰椎注射富血小板血浆(PRP)和硬膜外注射血小板裂解物(PL)，这可以启动或加速腰椎间盘突出的吸收。这种作用依赖于细胞因子和生长因子的复杂相互作用，促进新生血管和巨噬细胞诱导的椎间盘吞噬。本研究描述了2例有症状的LDH患者在硬膜外注射浓缩血小板裂解物生长因子后症状明显改善。然而，这项研究并没有明确指出是哪些生长因子介导了重吸收。为了进一步证实PRP/PL治疗的有效性和安全性，研究者需要提供更多的病例报告，探索促进椎间盘吸收的生长因子和最佳浓度，并进行随机双盲试验和安全性试验。

其他机制涉及椎间盘突出的吸收

乳酸脱氢酶的重吸收是一个复杂的物理化学过程。已知的经典生物学机制涉及巨噬细胞渗入椎间盘组织后各种细胞因子的调节，包括吞噬作用、炎症反应、基质降解和新生血管形成。此外，LDH重吸收的生物学机制还可能与髓核细胞的凋亡和自噬有关。

在大鼠LDH模型中，我们组观察到，当疝出的IVD破裂或游离时，细胞凋亡率高于未破裂和正常IVD [131］．在巨噬细胞浸润释放的细胞因子中，一些细胞因子如Fas、IL-2和HIF-α已被证实可诱导椎间盘髓核细胞凋亡，从而促进LDH重吸收[132，133，134］．p38MAPK是介导髓核细胞凋亡的重要信号通路。王等人。[135]发现IL-2诱导NP细胞凋亡，激活p38 MAPK信号通路。激活的p38MAPK信号通路诱导NP细胞凋亡，加速破裂LDH的重吸收[131］．

此外，自噬与细胞凋亡、免疫反应和炎症反应密切相关。生理范围内的自噬水平可以保护细胞，维持机体稳定，而过度的自噬会导致细胞自噬死亡[136］．有学者认为自噬为延迟椎间盘退变和重吸收创造了有利条件[137，138，139］．马(138]等人发现ros介导的自噬促进应激刺激后大鼠髓核细胞的变性。应激刺激增加Beclin1水平，促进LC3B-I转化为LC3B-II，这是“自噬小体”形成的关键步骤。有研究表明自噬保护终板细胞不发生钙化，对终板的刺激来源于间歇性循环机械张力[140］．在饥饿的“血清剥夺”状态下，缺氧通过下调过度的自噬水平，有利于髓核细胞的存活[141］．虽然目前还没有关于自噬和椎间盘重吸收的相关研究，但由于这种情况下的椎间盘退变或重吸收涉及到免疫反应和炎症反应，我们可以从自噬在缺氧和应激下的一些变化中有所了解。探索如何有效调节自噬促进椎间盘吸收，将为LDH的临床治疗提供新的思路。因此，我们需要更直接的证据来阐明自噬在椎间盘重吸收中的作用和机制。

讨论

LDH重吸收是多种生理过程顺序发生和相互作用的结果2)．当突出的IVD组织从硬膜外挤压出来时，它会破坏免疫特权，引发自身免疫反应，然后淋巴细胞激活巨噬细胞。IVD细胞和巨噬细胞分泌的相关因子进一步推动巨噬细胞以旁分泌和自分泌形式向椎间盘募集。巨噬细胞从M1型分化为M2型。m1型巨噬细胞分泌促炎因子启动血管生成，促进基质金属酶的表达和IVD髓核细胞的凋亡。m2型巨噬细胞分泌抗炎因子，缓解疼痛反应，促进新血管形成，并负责组织重塑和修复，吸收突出碎片，减少椎间盘的总体积，减少神经的机械压迫。在整个过程中，巨噬细胞的浸润和激活介导炎症反应、基质金属酶激活和新生血管形成。临床研究主要依靠影像学和组织学观察巨噬细胞浸润、血管生成和炎症因子。我们仍然缺乏合适的模型来探测与重吸收有关的免疫反应。目前的基础研究模型包括体外共培养模型和动物模型。 In vitro co-culture models often only have a single stimulus and cannot truly simulate the complex microenvironment of human LDH. Most animal models are autologous transplantation models. The IVD is transplanted into the subcutaneous or dorsal epidural space of the animal after excision. The advantage of this model is that it is simple to operate, but the disadvantage is that the rat, a non-upright animal, cannot mimic the biomechanical environment of human LDH. This model also failed to reproduce the clinical symptoms of radicular pain. In addition, there is controversy about how LDH induces an inflammatory response. There are three possibilities, one is through exposure to structural elements and compounds in the intervertebral disc cell membrane and matrix, the second is through direct contact of NPs with the immune system, and the third is secondary to an autoimmune reaction. Therefore, it is still necessary to explore and develop animal models that are highly similar to human LDH in terms of biomechanics, microenvironment, mechanics, and cell phenotype/distribution, which will help clinicians to better understand the biological mechanisms that promote LDH reabsorption.

虽然LDH重吸收破裂是一个自然过程，但我们可以通过临床干预促进重吸收过程。大量临床研究表明，选择合理的非手术治疗有利于LDH患者改善临床症状，加速突起的再吸收。

通过控制炎症缓解疼痛是LDH治疗的关键策略，但抗炎药物的使用可能不利于LDH的重吸收。但也有病例报道，口服非甾体类抗炎药(NSAIDs)或椎管内类固醇可诱导突出物重吸收，这可能与减轻局部炎症性水肿有关。根据LDH重吸收的炎症机制，早期炎症反应参与了巨噬细胞的招募和诱导因子促进重吸收。目前，常用的非甾体抗炎药或椎管内类固醇通过抑制局部炎症来控制疼痛，但长期使用这些药物可能会阻碍重吸收。我们小组的一项前瞻性研究表明，抗炎药物会阻碍乳酸脱氢酶的重吸收[142］．此外，大多数中药毒副作用小，多采用复方方剂的形式，通过合理配伍可缓解顽固性疾病[143，144，145］．有研究表明，中药治疗有促进乳酸脱氢酶重吸收和改善临床症状的可能[131，146，147，148]，但仍需要更多的临床试验。此外，椎间盘突出处局部炎症反应引起的水肿可通过脱水剂缓解[149］．脱水剂的潜在作用机制有两种，一种是通过减少神经根水肿改变神经根与突出椎间盘之间的压迫关系[149］．二是脱水剂可能作用于部分含水量较高的髓核突出部位，即促进髓核突出部位脱水萎缩。但上述机制只是一种假设，缺乏可靠的实验证据。未来，我们的团队将继续研究LDH重吸收的生物学机制，并开展大规模、标准化的临床试验，评估保守治疗促进LDH重吸收的有效性。

传统的LDH治疗策略，如药物治疗、硬膜外类固醇注射和手术都有潜在的医源性后遗症风险。基于巨噬细胞浸润、突出血管长入和基质金属蛋白酶活化等突出重吸收的生物学机制，研究人员提出了促进LDH重吸收的潜在新疗法。表观遗传调节剂和臭氧椎间盘内注射治疗可干扰巨噬细胞的分化，从而减轻炎症和疼痛，促进髓核的吸收。硬膜外注射促血管生成因子可促进新血管形成，诱导巨噬细胞吞噬。rhMMP-7的化学溶核疗法通过降解aggrecan和/或胶原蛋白来降低LDH基质的含水量，从而抑制突起对神经的压迫。未来的研究应着眼于平衡巨噬细胞分化，合理控制炎症反应，促进血管生成。迫切需要开发新的临床治疗方法，增加安全性研究，并探索促进椎间盘吸收所需的生长因子及其最佳浓度。此外，为了证明新疗法在促进乳酸脱氢酶重吸收方面的疗效，还需要进行随机、双盲、对照试验。

乳酸脱氢酶是脊柱最常见的疾病之一。在放射学技术的支持下，临床医生可以科学合理地诊断椎间盘突出症，为患者提供可行有效的治疗策略。临床研究表明，不经手术治疗，乳酸脱氢酶自发吸收的可能性更高。椎间盘突出的类型和组成可以预测椎间盘自然吸收的可能性。因此，这些都可以作为临床诊断和治疗的因素。乳酸脱氢酶可挤压出硬膜外腔，为巨噬细胞浸润和新生血管形成创造有利条件。这两类LDH是临床医生判断LDH是否发生重吸收的重要依据。此外，如果椎间盘突出组织中软骨比例较高或出现Modic变化，则不利于巨噬细胞浸润和血管向内生长，从而防止LDH重吸收的发生。当然，当无手术指征且组织未表现出莫迪克变化时，无论凸起的大小，应优先考虑各种保守治疗，而不是手术。

我们总结了有关LDH重吸收生物学机制的文献，并强调了自身免疫反应在自发性椎间盘吸收中的关键作用，包括巨噬细胞浸润与椎间盘相互作用介导的炎症反应、酶降解反应和血管生成。根据乳酸脱氢酶重吸收的生物学机制，我们可以提出新的临床治疗乳酸脱氢酶的方法。未来的研究可以集中在巨噬细胞和IVD细胞的分泌因子，这些因子可能参与巨噬细胞的招募/分化、基质金属酶的激活和新生血管形成，这些是促进LDH重吸收的潜在治疗靶点。

LDH:

腰椎间盘突出症

MCP-1:

单核细胞趋化蛋白1

IL:

白介素

TSLP:

胸腺基质淋巴细胞生成素

MMP的:

基质金属蛋白酶

TNF-α:

肿瘤坏死因子

PGE2:

前列腺素E2

cox - 2:

环氧酶2

rhMMP:

重组人基质金属蛋白酶

不适用。

本研究由国家自然科学基金(NO.)资助。82004393;不。国家自然科学基金资助项目(82074467);BK20190191;不。BK20201180)。

作者指出

1. 于鹏飞和毛峰作为共同第一作者对这项工作做出了同样的贡献。

作者和联系

1. 南京中医药大学附属苏州中医院骨科，江苏苏州，215009

   于鹏飞，戴玉祥，刘冠红，戴峰，刘景涛

2. 昆山中西医结合医院骨科，苏州215332

   冯毛

3. 华东理工大学药学院生物反应器工程国家重点实验室兼上海市新药设计重点实验室，上海，200237

   陈景云、马小英

贡献

PY和JC撰写了初稿。FM和XM对手稿进行了修改，并对语言进行了润色。JC创造了这些数字。YD、GL和FD提供了案例和参考。JL申请了资金并批准了最后的提交。作者(们)阅读并批准了最终稿。

相应的作者

对应到Jingtao刘．

伦理批准和同意参与

不适用。

同意出版

所有作者都同意发表这篇手稿。

相互竞争的利益

作者声明他们没有竞争利益。

出版商的注意

卡塔尔世界杯常规比赛时间施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。

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