A+醫(yī)學(xué)百科 >> 纖維環(huán)

纖維環(huán)，位于椎間盤(pán)的周緣部，由纖維軟骨組成，纖維環(huán)的纖維在椎體間斜行，在橫切面上排列成同心環(huán)狀，相鄰環(huán)的纖維具有相反的斜度，而相互交叉。纖維環(huán)的前方有堅(jiān)強(qiáng)的前縱韌帶，前縱韌帶的深層纖維并不與纖維環(huán)的淺層纖維融合在一起，卻十分加強(qiáng)纖維環(huán)的力量；纖維環(huán)的后方有后縱韌帶，并與之融合在一起，后縱韌帶雖較前縱韌帶為弱，亦加強(qiáng)纖維環(huán)后部的堅(jiān)固性。纖維環(huán)的周緣部纖維直接進(jìn)入椎體骺環(huán)的骨質(zhì)之內(nèi)，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(huán)的前部較后部為寬，因此髓核的位置偏于后方，髓核的中心在椎間盤(pán)前后徑中后1/3的交界部，是脊柱運(yùn)動(dòng)軸線通過(guò)的部位。由于纖維環(huán)后部較窄，力量較弱，髓核易于向后方突出，但由于纖維環(huán)后方中部有后縱韌帶加固，突出多偏于側(cè)后方。　　

分類及作用

纖維環(huán)由分為外、中、內(nèi)三層呈同心圓排列的纖維構(gòu)成構(gòu)架。外層主要為膠原纖維成份，

內(nèi)層是纖維軟骨帶，各層間有粘合樣物質(zhì)粘合。纖維層內(nèi)纖維平行排列，層間纖維相互交叉，相鄰纖維層與椎間盤(pán)平面成±30度夾角。纖維環(huán)的前側(cè)、兩側(cè)的纖維層最厚，平行斜向兩椎體，后側(cè)的纖維層只有它們的一半，但也有12層并且排列要比兩邊的復(fù)雜。纖維環(huán)中外層纖維通過(guò)sharpy’s纖維緊密地附著于兩個(gè)椎體的垢環(huán)之間，內(nèi)層纖維連于上下軟骨終板上，形成略帶弧形的結(jié)構(gòu)，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(gè)椎間盤(pán)的負(fù)重和軸承作用的發(fā)揮。較薄的后層纖維在結(jié)構(gòu)上屬于內(nèi)層，它的最里面纖維直接進(jìn)入髓核與細(xì)胞間質(zhì)相連，和髓核無(wú)明顯的界限。在脊柱側(cè)彎、扭轉(zhuǎn)時(shí)，椎間盤(pán)內(nèi)后方的髓核可以在纖維環(huán)與軟骨終板組成的結(jié)構(gòu)中很好地流動(dòng)；特別是前曲、后仰時(shí)，薄的后壁給髓核的移動(dòng)提供了一定的彈性空間，較厚的前側(cè)纖維環(huán)則提供髓核與臟器之間的隔護(hù)，共同協(xié)調(diào)脊柱的生理活動(dòng)。

纖維環(huán)可承受的力量相當(dāng)強(qiáng)大，剪切剛度達(dá)260N/mm,實(shí)驗(yàn)負(fù)載≥2000N，環(huán)纖維與骺環(huán)、軟骨終板的連接非常堅(jiān)固，各分層中交叉的短纖維可限制纖維環(huán)的過(guò)度運(yùn)動(dòng)，保持了脊柱在前屈，后伸。側(cè)曲和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)脊柱的穩(wěn)定及適當(dāng)?shù)纳砘顒?dòng)范圍。而在髓核受到壓力輕度變扁時(shí)，緊密排列的纖維環(huán)纖維即可開(kāi)始吸收髓核向環(huán)壁傳來(lái)的壓力，纖維輕度延長(zhǎng)，當(dāng)整個(gè)纖維環(huán)的纖維均發(fā)生這種壓力形變時(shí)，脊柱所受的負(fù)荷力即被纖維環(huán)所吸收，在生理受力的極限內(nèi)，分散減緩了髓核——椎體——脊柱的受力量度。

發(fā)育成熟的髓核是一個(gè)由軟骨樣細(xì)胞分散在細(xì)胞間質(zhì)內(nèi)，周圍圍繞著一個(gè)比較致密的膠原纖維網(wǎng)的含水球，位于椎間盤(pán)偏后位置，占推間盤(pán)橫斷面積的50%～60%；由于它的含水量很高，并和軟骨終板緊密接觸，是椎間盤(pán)接受經(jīng)軟骨終板主要營(yíng)養(yǎng)途徑滲透交換營(yíng)養(yǎng)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(huán)共同構(gòu)成對(duì)抗重力和張力的閉合緩沖系統(tǒng)。在脊柱運(yùn)動(dòng)時(shí)，髓核猶如滾珠軸承起支點(diǎn)作用，協(xié)助脊柱其他部分完成生理活動(dòng)。髓核球型結(jié)構(gòu)偏后的位置，對(duì)分散壓力，支持角度大頻率高的彎曲等運(yùn)動(dòng)有重要意義。髓核本身只在嬰兒時(shí)期和嚴(yán)重退變時(shí)才有血管長(zhǎng)入，正常時(shí)它的營(yíng)養(yǎng)主要由椎體——軟骨終板——髓核的椎間盤(pán)主要營(yíng)養(yǎng)途徑滲透供給。　　

生理狀態(tài)

纖維環(huán)細(xì)胞密度為9000個(gè)細(xì)胞/mm，其外層的細(xì)胞呈梭型，主要屬于纖維細(xì)胞，內(nèi)層細(xì)胞呈圓形，主要屬于軟骨細(xì)胞。在培養(yǎng)的情況下，用透射電鏡觀察則有許多共同的超微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，它們的核較圓，核仁較明顯。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)可見(jiàn)大量的附有核糖體顆粒的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)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(jí)深酶體和次級(jí)深酶體。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有一系列的扁平囊及小泡主成的高爾基復(fù)合體和分泌顆粒，纖維環(huán)細(xì)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(huán)生理代謝活動(dòng)所需的構(gòu)造物質(zhì)的供給。一但這種供給減少，纖維環(huán)的生物性能就會(huì)減弱，椎間盤(pán)開(kāi)始退變。

3 主要細(xì)胞外基質(zhì)的表現(xiàn)

正常人椎間盤(pán)不同的區(qū)域的膠原含量是有差異的，纖維環(huán)的膠原含量明顯高于髓核，環(huán)內(nèi)層的膠原含量低于外層，后外側(cè)低于前外側(cè)，后外側(cè)內(nèi)層最低。這可能與進(jìn)化中的彎腰運(yùn)動(dòng)較多有關(guān)。分子生物學(xué)研究表明，組成纖維環(huán)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(fù)情況下出現(xiàn)的少許Ⅲ型膠原。纖維環(huán)中的Ⅰ型膠原占整個(gè)椎間盤(pán)同型膠原的40%，正常人外層纖維環(huán)幾乎全部由Ⅰ型膠原組成，由環(huán)的外層向內(nèi)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(dá)72個(gè)，它的亞氨基酸的側(cè)鏈經(jīng)糖化后產(chǎn)生二糖衍生物和單糖衍生物，聚集大量的水分子，產(chǎn)生高含水狀態(tài)，使髓核更加適于變形而又有足夠的承受壓力的能力，使它擔(dān)當(dāng)?shù)墓δ芸梢院芎玫匕l(fā)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(gòu)成髓核的膠原體系。據(jù)研究，人纖維環(huán)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(gòu)成的蛋白多糖決定著從纖維環(huán)表面滲透進(jìn)入椎間盤(pán)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)椎間盤(pán)細(xì)胞的溶液濃度，纖維環(huán)的水化程度，從而影響著纖維環(huán)的生理功能，特別是力學(xué)性能的正常發(fā)展。髓核吸水及保持水分的能力對(duì)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(tài)，髓核進(jìn)化成了一個(gè)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(duì)纖維環(huán)、髓核的生理功能的作用也是研究得不少的一個(gè)方面。髓核的彈性蛋白纖維含量比纖維環(huán)外層明顯的減少，纖維形狀極不規(guī)則，與膠原纖維的排列不一致但較纖維環(huán)的稍粗。彈性蛋白纖維具有高度的伸縮性能和極高的強(qiáng)度，雖然在椎間盤(pán)中分布不均，但受力方向一致，它與膠原構(gòu)成椎間盤(pán) 的主要支架結(jié)構(gòu)，共同維持和承受相應(yīng)的應(yīng)力，對(duì)椎間盤(pán)緩沖震蕩系統(tǒng)的構(gòu)成發(fā)揮重要作用，正常成年人椎間盤(pán)的彈性蛋白纖維飽滿光滑，密集成網(wǎng)，健康老年人的椎間盤(pán)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(pán)退變、病變時(shí)彈性蛋白纖維上出現(xiàn)間隔，少部分出現(xiàn)斷裂，許多纖維上出現(xiàn)斷裂，磨損、不規(guī)則空洞。分子生物學(xué)研究證明，其mRNA陽(yáng)性雜交信號(hào)消失，不再有新的纖維合成補(bǔ)充，在應(yīng)力的作用下含量逐步減少，至使和變性的膠原纖維一并改變了椎間盤(pán)的生物力學(xué)特性。

從大體形態(tài)到微觀組成和生化組分，纖維環(huán)和髓核既有本身的特點(diǎn)，更在整體上相互協(xié)調(diào)，與軟骨終板一起，維持了椎間盤(pán)的有機(jī)構(gòu)成和生理功能的正常發(fā)揮。由于各種因素如工作中長(zhǎng)時(shí)間的震動(dòng)、經(jīng)常的吸煙、過(guò)度的勞動(dòng)等等，都會(huì)影響到它們的正常構(gòu)成和生理功能，引起退變，從而影響到整個(gè)脊柱的功能。因此，更深入地了解它們的結(jié)構(gòu)組成變化和生理功能之間的關(guān)系，開(kāi)展維護(hù)預(yù)防方面的探討，是纖維環(huán)、髓核研究的下一個(gè)方面。　　

主要功能

(1)纖維環(huán)的強(qiáng)度及纖維環(huán)在骺環(huán)和軟骨盤(pán)的附著點(diǎn)的堅(jiān)實(shí)性，使上下兩椎體互相連接，保持脊柱在運(yùn)動(dòng)時(shí)穩(wěn)定性。

(2)由于纖維環(huán)的少許彈性和纖維環(huán)纖維的特殊分層排列方向，使每個(gè)脊柱間有一定的活動(dòng)度。

(3)纖維環(huán)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(qiáng)下，限制了脊柱的前屈、后伸、側(cè)傾和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

(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(huán)的最重要功能，髓核在受壓力的情況下，形態(tài)可輕度變扁，并將所受的壓力均勻地分布于纖維環(huán)各部分，使纖維環(huán)纖維延長(zhǎng)，當(dāng)整個(gè)脊柱的纖維環(huán)均發(fā)生此改變時(shí)，脊柱所受的壓力即被纖維環(huán)吸收。

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