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・综述・脊柱后纵韧带骨化性疾病的基础研究进展刘　洋，袁　文基金项目：国家自然科学基金资助（３０６００６３０）作者简介：刘洋（１９７６－），博士，主治医师作者单位：２００００３　上海，第二军医大学附属长征医院骨科【关键词】　脊柱；骨化，后纵韧带；综述文献【中图分类号】Ｒ６８６．５　【文献标志码】Ａ　【文章编号】１６７２－２９５７（２０１０）０２－０１２０－０４ 脊柱后纵韧带骨化（ｏｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｓｔｅｒｉｏｒｌｏｎ－ｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｉｇａｍｅｎｔ，ＯＰＬＬ）是指脊柱后纵韧带发生病理性异位骨化，多见于颈椎，常独立或合并其他病变对脊髓神经根形成压迫。

在年龄≥６５岁的亚洲人群中发病率可达２０％～３４％［１，２］。

日本学者对该病研究较多，目前的研究表明ＯＰＬＬ是一种基于多基因与环境等其他因素相关的复杂疾病，具体发病机制不明。

近年来，对ＯＰＬＬ的基础研究随着生物科学技术的发展取得了一些进展，本文就ＯＰＬＬ的基础研究进展作如下综述。

１　组织病理学ＯＰＬＬ即后纵韧带的部分区域被骨组织代替。

在矢状面上，骨化物可以直接与椎体后壁融合，亦可与椎体后壁之间存在狭窄间隙，之间富含血管及结缔组织。

对于连续性骨化，椎间盘后方可见肥大的纤维韧带组织延伸至骨化的后纵韧带。

对于节段性的骨化，在椎间盘后方可见骨化组织厚度减小，并向后方凸起。

当骨化进展迅速，硬膜囊本身亦可成为骨化的一部分。

对于横断面上骨化形态的评估，骨化物可以是椎体后壁中线附近的小块状突起；可以是偏向一侧不对称的突起，其形似结节或是“蘑菇”；也可以是整个椎体后方的大块状突起，有的甚至侵占整个椎管的前方，状如“穹窿”。

病理学上骨化的进展一般遵循如下进程：始于软骨内骨化或膜内骨化。

在外部，韧带纤维发生退变并过度增长。

接着骨化组织周围出现软骨细胞，这就是组织学上赘生物的组织构成。

ＯＰＬＬ区域中的椎间盘退变因人而异，然而目前研究表明，椎间盘退变与ＯＰＬＬ之间没有明确的相关性，并且骨化物连接区域也没有炎症或出血的征象［３，４］。

在骨化物压迫脊髓的区域，灰质变形并且体积减小，这表明神经组织或神经细胞的减少。

白质中可见脱髓鞘改变，尤其在侧方及后方区域。

脊髓经历慢性变性改变。

如果病变加重，脊髓可发生进一步的坏死和软化。

另外，前脊髓动脉供血会受到影响，但完全闭塞并不多见［２］。

２　激素与生长因子临床上发现部分ＯＰＬＬ患者具有肥胖、颈短、高血糖等特征。

合并各种代谢紊乱的患者，包括甲状旁腺功能减退、低磷酸盐性佝偻病、非胰岛素依赖性糖尿病，与普通人群相比更容易患ＯＰＬＬ。

近２０年来的基础研究发现，在ＯＰＬＬ进展过程中许多激素及生长因子与之相关。

一些系统性激素，如１，２５－二羟维生素Ｄ、甲状旁腺素（ＰＴＨ）、胰岛素已被许多研究证明与骨的形成密切相关。

同时，许多ＯＰＬＬ患者被发现合并有与上述激素相关的代谢性及内分泌疾病，如糖尿病、维生素Ｄ抵抗佝偻病以及肥胖。

有学者就这些激素与ＯＰＬＬ患者代谢异常之间的关系做了一些研究，然而真正的发病机制至今未明。

钙调节激素是影响骨形成及钙盐沉积重要的激素，最主要的包括１，２５－二羟维生素Ｄ和甲状旁腺素（ＰＴＨ）。

一些学者研究发现一些ＯＰＬＬ患者在给予口服补钙后尿钙反应非常低，低尿钙反应与ＯＰＬＬ进展之间有强烈的相关性。

然而这些患者血清中的２５－羟基维生素Ｄ和１，２５－二羟维生素Ｄ与对照组之间没有显著差异，这提示肠道中维生素Ｄ活性减小或１，２５－二羟维生素Ｄ的缺失与ＯＰＬＬ进展没有显著联系［５，６］。

一些学者认为，ＯＰＬＬ不是异位骨化，而是钙的转移和钙化异常，然而病理学研究发现骨化的韧带具有完整的骨性结构，否认了上述观点［６］。

另外，若通过补充维生素Ｄ或磷酸盐纠正血清钙及磷的水平，结果发现并不能阻止或逆转骨化的进程，甚至会加重骨化［７］。

肥胖、非胰岛素依赖型糖尿病（ｎｏｎ－ｉｎｓｕｌｉｎｄｅ－ｐｅｎｄｅｎｔｄｉａｂｅｔｅｓｍｅｌｌｉｔｕｓ，ＮＩＤＤＭ）与ＯＰＬＬ的关系曾引起了学者们的极大关注。

流行病学研究表明，胰岛素在ＯＰＬＬ的发生发展中有一定作用，并且肥胖（体重指数≥２５）影响糖耐量，ＮＩＤＤＭ是ＯＰＬＬ主要的危险因素［１，８］。

Ａｋｕｎｅ等［９］研究发现血清高胰岛素水平与ＯＰＬＬ严重程度呈正相关，而糖耐量异常的严重程度与ＯＰＬＬ进展无关，他们认为β细胞分泌胰岛素增高可能是骨化进展的主要原因。

体重指数越高的患者高胰岛素血症越严重，因而体重指数与ＯＰＬＬ的进展亦呈正相关。

而ＮＩＤＤＭ则不相同，ＮＩＤＤＭ合并ＯＰＬＬ的患者往往也有高胰岛素血症，但其骨化的进展比糖耐量异常的患者要慢，尽管这类患者血清胰岛素水平也高。

据此推论，若对ＮＩＤＤＭ患者行胰岛素治疗可能会加重骨化的严重程度。

骨形成蛋白（ｂｏｎｅｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｔｉｃｐｒｏｔｅｉｎｓ，ＢＭＰｓ）是诱导异位骨形成及增强骨形成分化十分重要的一组蛋白，在生长过程中对骨的形成及骨折后修复起重要作用，其在ＯＰＬＬ疾病中的作用亦受到广泛关注。

免疫组化研究发现经手术切除的ＯＰＬＬ患者骨化物周边组织，例如软骨、骨化基质中可见ＢＭＰｓ［１０］。

邻近骨化物的软骨以及远离骨化物区域的纤维原细胞与软骨样细胞中发现有ＢＭＰＲｓ（ＢＭＰⅠＡ，ⅠＢ，Ⅱ受体）。

ＢＭＰ－２、ＢＭＰ－４及ＢＭＰ－７被陆续发现在体内诱导骨形成及体外启动间质肝细胞分化方面起着各自不同的作用，然而对于ＯＰＬＬ的作用并不十分明确。

目前研究表明通过给予ＢＭＰ－２或慢病毒介导的ＢＭＰ－２ｃＤＮＡ基因转导会导致人黄韧带细胞表达骨基质及骨结节［１１］。

因此，ＢＭＰ－２可能在骨化过程中起着启动子及催化剂的作用。

ＢＭＰ－４作用与ＢＭＰ－２相似，并在大鼠体外实验中发现，在应力刺激下，ＯＰＬＬ细胞能持续表达ＢＭＰ－４［１２］。

ＢＭＰ－７被发现存在于长骨形成过程中肥大的软骨中，但在ＯＰＬＬ患者体内其主要位于临近骨化区域的软骨组织中。

因ＢＭＰ－７刺激了源于关节内韧带中的纤维原细胞软骨标记物的表达，其在ＯＰＬＬ的形成过程中亦起到一定的作用［１３］。

除了上述生长因子，ｃＤＮＡ点阵分析发现转录因子ＭＳＸ２与ＯＰＬＬ发病相关。

ＭＳＸ２基因作用为阻止成骨细胞分化和韧带骨化，其在ＯＰＬＬ细胞系中起负调控作用，减少ＭＳＸ２基因表达能诱使基质干细胞向成骨细胞分化，而增加ＭＳＸ２则相反［１４］。

这些发现说明阐释了基质干细胞和成纤维细胞向成骨细胞转化的细胞内信号转导机制。

随着对ＯＰＬＬ发病相关的各种系统性激素、因子及蛋白研究的深入，大量证据表明ＯＰＬＬ与钙调激素、胰岛素及ＢＭＰ蛋白家族相关，其他与ＯＰＬＬ病因有关的因子还包括胰岛素样生长因子、血小板源性生长因子、维生素Ａ类、雌激素和白介素－１等，然而这些激素因子之间的关系及对导致疾病发生的各自作用还缺乏系统的研究，目前的研究不断指向遗传学控制的多种因素联合导致疾病的发生。

３　遗传学近年来遗传学研究的进展逐渐将ＯＰＬＬ的致病归结于候选基因单核苷酸多态性位点的变化增加了个体在特定环境下的患病概率。

近１０年来，不同的候选基因被先后发现与ＯＰＬＬ的发病相关，然而不同学者之间的研究结果不尽相同，随着时间推移，一些基因被否定，一些基因无法重复，新的基因、新的多态性位点被一一发现。

日本学者Ｔｅｒａｙａｍａ［１５］对大样本家族谱系的研究发现，ＯＰＬＬ的患者的直系亲属患病率高于２６％。

Ｓａｋｏｕ等［１６］对ＯＰＬＬ家族进行的ＨＬＡ单倍型频率研究及Ｍａｔｓｕｎａｇａ等［１７］的研究均提示导致ＯＰＬＬ的异常基因可能存在于６号染色体上ＨＬＡ基因的附近。

其后，双胞胎６号染色体ＨＬＡ区域的配对研究确定了ＣＯＬ１１Ａ２基因与ＯＰＬＬ发病相关［１８］，该基因位于６号染色体的Ⅱ型组织相容性复合物上，是胶原ＸＩα的编码基因。

直立鼠（ｔｉｐ－ｔｏｅｗａｌｋｉｎｇｍｏｕｓｅ）的ＯＰＬＬ动物模型研究发现ＮＰＰＳ基因与发病及疾病的严重程度相关［１９］。

Ｋａｗａｇｕｃｈｉ等［２０］研究发现ＴＧＦβ１这个在骨形成过程中发挥重要作用的基因与骨化形成的范围有关。

除了６号染色体，Ｔａｎａｋａ等［２１］于２００３年对日本人群ＯＰＬＬ患者的基因组应用ＧＥＮＥＨＵＮＴＥＲ－ＰＬＵＳ进行多点连锁分析确认了２１号染色体上的７个基因与疾病相关，进一步的连锁不平衡分析发现其中胶原６Ａ１基因（ＣＯＬ６Ａ１）基因上的ＳＮＰｓ与ＯＰＬＬ密切相关。

Ｗａｎｇ等［２２］研究发现ＢＭＰ－２基因中的Ｓｅｒ３７Ａｌａ和Ｓｅｒ８７Ｓｅｒ单核苷酸多态性（ＳＮＰｓ）与中国人ＯＰＬＬ遗传易感及严重程度相关。

Ｋａｍｉｙａ等［２３］２００１年对日本３１９例没有血缘关系的个体进行ＴＧＦ－β的基因分型研究，发现ＴＧＦ－β基因的Ｔ８６９位点上Ｃ等位基因是ＯＰＬＬ遗传易感性的危险因素。

Ｔｓｕｋａｈａｒａ等［２４］于２００５年对ＣＯＬ６Ａ１基因做了进一步研究，他们用直接测序的方法对ＣＯＬ６Ａ１基因上的７个单核苷酸多态性进行了基因分型。

结果发现，ＣＯＬ６Ａ１的内含子３２（－２９）单核苷酸多态性与日本ＤＩＳＨ患者显著相关，从而提示该基因与日本人群的ＯＰＬＬ和ＤＩＳＨ发病相关，是导致脊柱韧带异位骨化的重要基因。

Ｈｏｒｉｋｏｓｈｉ等［２５］２００６年对日本ＯＰＬＬ患者进行了大样本病例的对照研究，针对文献已报道过的３５个候选基因共１０９个ＳＮＰｓ位点进行了基因分型，结果发现，ＴＧＦ２基因上的ＳＮＰ的一个内含子与疾病密切相关，而以前报道的相关基因ＣＯＬ１１Ａ２、ＮＰＰＳ及ＴＧＦβ１基因都未能重复，另外进一步基于性别、年龄与骨化椎体的分层研究亦未显示出有明显关联。

国内学者Ｋｏｎｇ等［２６］２００７年针对中国汉族人群ＯＰＬＬ与ＯＬＦ患者的ＣＯＬ６Ａ１单核苷酸多态性研究发现，在该基因的４个已知ＳＮＰｓ位点中，启动子（－５７２Ｔ）的等位基因频率在ＯＰＬＬ组及ＯＬＦ组要明显高于对照组，在启动子（－５７２）、内含子３２（－２９）及内含子３３（＋２０）上的总单体型频率，ＯＰＬＬ与ＯＬＦ组均与对照组显著不同，提示ＣＯＬ６Ａ１基因可能是中国汉族人群ＯＰＬＬ致病的易感基因。

Ｋｉｓｈｉｙａ等［２７］于２００８年报道，作为骨形成分化重要转导因子的Ｒｕｎｘ２，为了解其与异位骨化的关系，他们通过ＤＮＡ微阵列（ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ）检测Ｒｕｎｘ２基因表达，结果发现韧带骨化症患者的Ｒｕｎｘ２基因表达增强，ＯＰＬＬ细胞培养后应用ＲＮＡｉ抑制Ｒｕｎｘ基因的表达，发现促血管生成素－１（ａｎｇｉｏｐｏｉｅｔｉｎ－１）表达明显下调，而正常细胞没有明显差异，提示促血管生成素－１在脊柱韧带异位骨化过程中起重要作用。

综合近１０年遗传学研究的进展，目前已发现与ＯＰＬＬ发病相关的基因包括ＣＯＬ１１Ａ２，ＴＧＦ－β，ＮＰＳＳ，ＣＯＬ６Ａ１，ＴＧＦ２，Ｒｕｎｘ２等基因，上述基因中的ＳＮＰｓ位点被相继确定。