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腰痛是骨科常见病与多发病。在下腰痛患者中，大约有40％是由椎间盘退变(Intervertebraldiscdegeneration，IDD)引起的。目前，临床上虽有保守治疗、椎间盘切除或和脊柱融合术等手术治疗等多种方式治疗由IDD引起的疾病，但其最终并不能阻止IDD的发生，从而从根本上治疗该类疾病。究其原因，主要是由于对IDD发生机制的不完全了解。目前，椎间盘退变机制的相关研究主要集中于椎间盘的生物力学改变、自身免疫因素和营养障碍等方面，对于椎间盘退变过程中的炎性因素，虽有研究，但并不透彻。
根据在人体内功能的不同，炎性因子可分为促炎因子和抗炎因子两大类。其中促炎因子包括IL-1、IL-6、TNF-α等，抗炎因子则包括IL-4、IL-10等。研究表明在正常与退变的椎间盘中，同时存在着上述两类因子的表达，而且抗炎因子IL-1、IL-6、TNF-α等在椎间盘退变的过程中，对椎间盘基质的合成与分解、炎症反应和椎间盘细胞凋亡等三方面起着重要的作用。在椎间盘基质的合成与分解方面，IL-1α可使纤维环细胞的蛋白多糖合成减少和释放增加，亦可促进髓核基质中蛋白多糖的降解。IL-1β可减少纤维环细胞蛋白多糖的合成，且可促进髓核细胞产生MMP-2和MMP-3从而加速蛋白多糖的降解。IL-6可刺激椎间盘纤维环细胞中蛋白多糖的合成，但对髓核细胞中蛋白多糖的合成没有明显的作用。TNF-α则可降低髓核细胞蛋白多糖、Ⅱ型胶原基因的表达，减少蛋白多糖、Ⅱ型胶原合成和促进蛋白多糖等的降解。在炎症反应方面，IL-1促进椎问盘合成NO、IL-6和PGE2，TNF-α则可促进髓核细胞MMP-1、MMP-3、MMP-13、ADAM-TS4和ADAM-TS5等的产生。在椎间盘中的细胞凋亡方面，IL-1可促进NO的产生，从而促进髓核、纤维环细胞的凋亡。然而，对抗炎因子在椎间盘中作用及促炎因子与抗炎因子在椎间盘中平衡关系的研究则未见报道。而且，椎间盘作为一“三明治”结构复合体，软骨终板退变亦是椎间盘退变的重要原因，有关炎性因子在软骨终板退变过程中的作用研究亦未见报道。另外，有研究报道IDD及椎间盘疾病(1umbardiscdisease，LDD)与遗传因素有关，作为与椎间盘退变过程中基质改变有关的重要细胞因子——炎性因子基因位点单核苷酸多态性亦与IDD及LDD有关，其中，在芬兰人群中，IL-1α基因-889T＞C位点中TT表型者椎间盘突出发生率为CC表型者的3倍；IL-1β基因+3954C＞T位点中TT或CT表型者椎间盘突出发生率亦较CC表型者高；IL-1α基因-889T＞C、IL-1β基因+3954C＞T和IL-1Rα基因+1887C＞T位点同时分别存在TT、TT和CC表型时椎间盘突出的发生率亦稍高，但两两同时存在则无此关联。而且，IL-1α基因-889T＞C、IL-1Ra基因+1812G＞A和IL-1β基因+3954C＞T位点中分别出现C、A和C等位基因时与椎间盘源性腰腿痛的发生率或严重程度有关；IL-6基因启动子-597G＞A、-572G＞C和-174G＞C、5号外显子+15T＞A位点为GGGA联合表型时，椎间盘源性腰腿痛的发病率亦增加。但是，人种的不同，疾病的遗传信息并不同，对汉族人椎间盘退变炎性因子相关基因的研究则未见报道。
本课题旨在研究退变髓核组织中，促炎因子与抗炎因子的表达变化以及炎性因子对体外培养的兔软骨终板细胞的作用，从而更深一步的了解椎间盘退变的作用机制，同时我们研究了IL-1、IL-6、TNF-α基因单核苷酸多态性情况与汉族人IDD及LDD的关系，从而补充了汉族人LDD的遗传学基础的研究。第一部分：促炎因子与抗炎因子在退变髓核组织中的表达及其临床意义目的：观察促炎因子IL-6、TNF-α及抗炎因子IL-4在退变髓核组织内的表达，并探讨其临床意义。方法：收集30例单节段椎间盘突出症患者及10例经前路松解手术的特发性脊柱侧弯患者的髓核组织，术前患者临床症状严重程度均予Oswestry功能障碍指数(0swestrydisabilityindex，ODI)评定，23例行MRI检查的患者，根据Schneiderman分级评定椎间盘退变程度，术后应用ELISA测定髓核组织中IL-6、TNF-α和IL-4的含量。结果：退变髓核中IL-6的含量较对照组高、TNF-α的含量亦较对照组高(P＜0.05)；IL-4的表达仅存在于TNF-基因-511T＞C、+3954C＞T，IL-1Ra基因86bpVNTR，IL-6基因启动子-597G＞A、-572G＞C、-174G＞C，5号外显子+15T＞A、+132C＞T，TNF-α基因-308G＞A位点的片段，直接测序法检测IL-6基因启动子-597G＞A、-572G＞C、-174G＞C和5号外显子+15T＞A、+132C＞T的单核苷酸多态性情况，直接电泳鉴定IL-1Ra基因86bpVNTR的重复多态性情况，酶切法鉴定IL-1β基因-511T＞C、+3954C＞T、IL-1Ra基因86bpVNTR、TNF-α基因-308G＞A位点单核苷酸多态性情况，比较两组中基因多态性与椎间盘疾病的关系。同时，利用MRI检测两组的椎间盘退变情况，并分析其中小于45岁者基因多态性与椎间盘退变的关系。结果：椎间盘疾病病例组及对照组中均未检测到IL-6基因启动子-597G＞A和-174G＞C、5号外显子+15T＞A、+132C＞T位点单核苷酸多态性情况，存在IL-1β基因-511T＞C、+3954C＞T、IL-1Ra基因86bpVNTR、IL-6基因启动子-572G＞C、TNF-α基因-308G＞A位点单核苷酸多态性情况，但IL-1β基因+3954C＞T、IL-6基因启动子-572G＞C和TNF-α基因-308G＞A位点单核苷酸多态性与椎间盘疾病及椎间盘退变严重程度无关。IL-1β基因-511T＞C位点TT、TC和CC表型，T、C表型和IL-1Ra基因86bpVNTR位点1/1、2/2和1/2表型，1、2与LDD有关。另外，IL-1β基因-511T＞C位点单核苷酸CC、CT和TT基因型分布差别与腰椎间盘退变总节段数与退变总评分有关，但IL-1Ra基因86bpVNTR位点核苷酸1/1、2/2和1/2基因型与腰椎间盘退变总节段数及退变总评分均无关。结论：在汉族人中，存在IL-1β基因-511T＞C、+3954C＞T、IL-1Ra基因86bpVNTR、IL-6基因启动子-174G＞C、TNF-α基因-308G＞A位点核苷酸多态性，但仅有IL-1β基因-511T＞C单核苷酸多态性与椎间盘退变乃至椎间盘疾病有关，IL-1Ra基因86bpVNTR多态性与椎间盘疾病有关。