腰椎间盘突出症(LDH)是引起腰痛和坐骨神经痛的主要原因,而椎间盘退行性变(IVDD)被认为是椎间盘突出发病的病理基础,但其潜在的确切机制仍不清楚。近年来,许多研究认为椎间盘退变可能是多因素协同作用的结果,包括椎体机械负荷异常,与营养相关的代谢紊乱,MMPs及ADAMTS的表达,炎性细胞因子的激活等。椎间盘作为人体最大的无血管组织,其本身的营养摄取主要依靠椎间盘外毛细血管的渗透以及通过终板的弥散来实现。由脂质代谢紊乱引起高脂血症,可以引起多种病理状态,是引起动脉粥样硬化的风险因子。而动脉粥样硬化可能会降低椎体的血液供应,进一步减少软骨终板的营养,导致终板退变,渗透能力下降,这一过程最终导致椎间盘退行性疾病。于是我们联想到血脂异常是否与椎间盘退变有一定的相关性,机体在高脂应激状态下能否激活某种途径引起椎间盘退变。因此,为了确定血清脂质水平是否与椎间盘退变之间存在一定的联系,我们首先设计了一个回顾性病例对照研究,了解两者之间是否存在相关性。随后通过体内动物实验来进一步验证血脂异常对椎间盘退变的影响,观察实验组及对照组退变椎间盘组织形态学变化,分析细胞外基质代谢情况,了解高脂状态对椎间盘退变的影响。最后,通过体外实验来研究软脂酸对髓核细胞(NPCs)凋亡的影响及相关的分子机制,细胞水平探讨下脂质代谢对髓核细胞的影响作用。第一部分血脂水平与腰椎间盘退行性病变的相关性研究目的血脂异常已被广泛证明与动脉粥样硬化的发生有密切关系,但是它与椎间盘退变疾病有无联系,我们知之甚少,本文旨在探讨血脂水平与腰椎间盘退行性疾病之间的相关性。方法采取回顾性病例对照研究的方式,选取2013年1月～2014年12月在山东大学齐鲁医院住院手术的患者790例,分为实验组和对照组,同时检测患者空腹总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)及低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平。实验组纳入因单节段腰椎间盘突出症行手术治疗的患者396名,包括235名男性和161名女性,平均年龄41.07岁(18-79岁),对照组从同期因下肢外伤入院行手术治疗的患者中随机选择出394名,包括225名男性和169名女性,平均年龄42.1岁(18-82岁),两组患者在年龄与性别上相匹配。结果腰椎间盘突出症患者的血清TC及LDL-C平均水平显著高于对照组(P<0.001);腰椎间盘突出症患者高胆固醇血症(High-TC)、高甘油三酯血症(High-TG)、高低密度脂蛋白胆固醇血症(High-LDL-C)、边缘高胆固醇血症(borderline High-TC)和边缘高低密度脂蛋白胆固醇血症(borderline High-LDL-C)发生率显著高于对照组(P=0.017,P=0.002,P=0.039,P=0.002,P<0.001);实验组TC/HDL-C及LDL-C/HDL-C浓度比显著高于对照组(P<0.001)。非条件logistic回归分析显示,LDL-C水平升高增加腰椎间盘突出的风险(0R,1.462;CI,1.179～1.813),高甘油三酯血症(High-TG)及边缘高低密度脂蛋白胆固醇血症(borderline High-LDL-C)患者腰椎间盘突出的风险分别增加2.974倍(CI,1.488～5.945及1.626倍(CI,1.012～2.612)。实验组内高脂血症患者与正常血脂患者之间影像学比较显示,两组之间椎间盘突出节段无明显差异(p=0.374),但高脂血症组患者的椎间盘退变程度比正常血脂患者更加严重(P<0.001)。结论1、血脂异常与椎间盘退变之间存在一定的联系,可能会增加间盘退变的风险,血清脂质水平是一个有用的可预测中国成人椎间盘变性的指标。2、密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平、高甘油三酯血症(High-TG)及边缘高低密度脂蛋白胆固醇血症(borderline High-LDL-C)可更好的预测椎间盘退变的发生和发展,可能会是椎间盘退变的病理学危险因素。第二部分高脂诱导大鼠椎间盘退变的实验研究目的利用动物实验进一步探讨高脂血症与椎间盘退变的相关性,以及高脂引起椎间盘退变的潜在机制。方法建立大鼠高脂模型,60只雄性Wistar大鼠随机分为2组:正常饮食对照组(CON,n=30)和高脂饮食实验组(HFD,n=30)。喂养4个月、6个月及8个月后分别取材,每组取10只大鼠待检,分别行椎间盘组织学观察、椎间盘高度及软骨终板厚度的检测,利用免疫组化技术分析IL-1β,TNF-a,MMP-13,HIF-1a和P65蛋白表达,RT-PCR检测细胞外基质代谢因子MMP-13,TIMP-1和BMP-2的转录水平。结果高脂喂养2个月时大鼠高脂模型建立成功;高脂喂养6个月及8个月时组织学观察示HFD组椎间盘退变程度高于CON组,高脂造模8个月时HFD组椎间盘高度较6个月时下降显著,而软骨终板厚度较6个月时升高;免疫组化显示高脂造模6个月HFD组aggrecan、collagen Ⅱ蛋白含量下降,至8个月时染色强度较6个月时又有所升高,同时显著低于同期对照组,而IL-1β,TNF-a,MMP-13,HIF-1a和P65蛋白表达在6个月及8个月时显著升高;HFD组MMP-13 mRNA水平在6个月及8个月时显著升高,而TIMP-1和BMP-2的转录在6个月时显著升高,于8个月时又出现下降。结论通过高脂饮食喂养,成功复制了高脂大鼠模型,并且具有良好的模型稳定性,适合模拟长期高脂血症病理状态对椎间盘退变的影响。长期高脂代谢可激活炎性因子,加重炎性反应,诱导髓核的纤维软骨样变及软骨终板的骨化,引起细胞外基质合成与分解代谢紊乱,基质降解加重,椎间盘随高脂诱导的延伸逐渐发生退变。由此推测,高脂血症可能会诱导椎间盘的退变,加速椎间盘退变病理状态的发生及发展。第三部分高脂在大鼠尾椎间盘针刺退变模型中的激化作用目的探讨高脂大鼠复合椎间盘退变模型中椎间盘组织形态学变化、炎性因子的表达以及椎间盘细胞外基质的代谢情况。方法建立高脂大鼠复合椎间盘退变模型,首先建立大鼠高脂模型,30只雄性Wistar大鼠随机分为2组:正常饮食对照组(CON,n=20)和高脂饮食组(HFD,n=10),喂养8周。随后建立椎间盘退变模型,采用针刺大鼠尾椎间盘造成退变,30只大鼠再分为三组:正常饮食+假手术组(CON-Sham group,n = 10);正常饮食+针刺组(CON-NP group,n = 10);高脂饮食+针刺组(HFD-NP group,n=10),继续喂养8周后取材,行组织学观察、免疫组化检测IL-1β,TNF-a,MMP-13,HIF-1a和P65蛋白表达及RT-PCR检测MMP-13、TIMP-1和BMP-2的转录水平。结果大鼠高脂复合椎间盘退变模型建立成功,针刺8周后组织学观察示CON-NP及HFD-NP组椎间盘退变评分均高于CON-Sham组,但与CON-NP组相比,HFD-NP组椎间盘退变加重,退变评分高于CON-NP组;免疫组化显示HFD-NP组aggrecan、collagen Ⅱ 蛋白含量显著低于 CON-Sham 及 CON-NP 组,而 IL-1 β,TNF-a,MMP-13,HIF-1a 和 P65 蛋白表达显著升高;HFD-NP 组 MMP-13 和 TIMP-1 的 mRNA表达水平显著高于CON-Sham及CON-NP组,但CON-NP与HFD-NP组两组间BMP-2基因转录水平未见明显差异。结论高脂血症影响大鼠退变椎间盘的细胞外基质代谢及炎性因子表达,高脂可能会进一步加速椎间盘退变的病理过程,导致更加严重的退变,为以后有效控制椎间盘退变提供新的思路。第四部分软脂酸促大鼠髓核细胞凋亡及对细胞外基质代谢的影响目的软脂酸对多种细胞的影响已有较多报道,但其对髓核细胞的影响研究较少。本实验通过体外实验研究软脂酸对髓核细胞(NPCs)凋亡的影响及相关的分子机制,细胞水平探讨下脂质代谢异常对髓核细胞的影响。方法体外分离培养大鼠髓核细胞,给予不同浓度及时间依赖的软脂酸刺激,流式细胞仪检测软脂酸对髓核细胞凋亡的影响;RT-PCR检测细胞外基质及代谢因子基因转录水平,如 aggrecan,collagen type Ⅱ,MMP-13,TIMP-1 和 BMP-2;Western blot检测aggrecan和collagen type Ⅱ的蛋白表达。随后,应用P38-MAPK抑制剂SB203580预先处理髓核细胞,检测在800 μ mol/L PA干预下,p38-MAPK 信号通路的激活及细胞内 aggrecan,collagen type Ⅱ,TNF-a 和iNOS的mRNA表达水平。结果软脂酸呈浓度和时间依赖促进髓核细胞凋亡,下调细胞内aggrecan,collagentypell,TIMP-1和BMP-2基因转录,上调MMP-13基因转录水平,降低aggrecan和collagen type Ⅱ的转录水平及蛋白含量;高浓度的PA能激活p38-MAPK信号通路,p38-MAPK磷酸化(p-p38)水平明显增强,上调TNF-a和iNOS的mRNA转录水平,降低髓核细胞aggrecan、collagen Ⅱ的蛋白表达,而P38-MAPK抑制剂SB203580能阻断这一通路,抑制TNF-a和iNOS的mRNA转录,增加aggrecan、collagen Ⅱ蛋白的表达。结论软脂酸促大鼠髓核细胞凋亡,触发细胞外基质分解代谢并抑制其合成代谢,这一过程可能是通过依赖于iNOS生成增多所诱导的p38-MAPK通路激活来介导的。本次研究或许可以部分解释在髓核退变过程中软脂酸对髓核细胞的影响,推测早期积极的血脂水平控制或许可以预防或限制椎间盘退变的发生及发展。