腰椎Modic改变的发生机制和治疗进展

王诗晴，傅瑞阳

(1.浙江中医药大学第三临床医学院，浙江 杭州 310053；2.湖州市中医院，浙江 湖州 313000)

椎体终板由骨性终板和软骨终板构成，其中骨性终板由椎体上下面的骨骺板骨化而成，且呈轻度凹陷状，而软骨终板则是由椎体终板的中央薄层透明软骨构成。Modic改变又称椎体终板信号改变，即MRI上椎体终板及终板下骨质的异常影像学变化。有研究[1-4]发现，腰椎Modic改变是引起腰背部疼痛的原因之一，因此深入研究腰椎Modic改变的发生机制可为腰背部疼痛的治疗提供参考。现就腰椎Modic改变的发生机制和治疗进展综述如下。

1 腰椎Modic改变的分型

目前腰椎Modic改变的分型仍沿用1988年Modic提出的分型原则，即根据腰椎MRI的影像特征分为3种类型。Ⅰ型：MRI上T1WI呈低信号，T2WI呈高信号，提示椎体终板炎性改变或水肿；Ⅱ型：MRI上T1WI和T2WI均呈高信号，提示椎体红骨髓向黄骨髓转化；Ⅲ型： MRI上T1WI和T2WI均呈低信号，提示椎体终板硬化。

2 腰椎Modic改变的发生机制

2.1 机械应力异常一般情况下，腰椎Modic改变的发生与椎体损伤有关。行椎间盘切除术后，椎体的生物力学结构也相应改变，这可能促进腰椎Modic改变的发生[5]。Han等[6]研究发现，腰椎Modic改变与肥胖和高强度的体力劳动有关。肥胖会使椎体终板长期处于高负荷状态，而高强度的体力劳动也会增加作用于椎体终板的剪切力，一旦椎体终板的负荷超过阈值，可能会导致椎体终板和骨小梁损伤[7]。腰椎Modic改变多见于L4～L5或L5S1节段[8]，而L4～L5和L5S1节段是全身承受应力最大的部位[9]，这提示持续、过载及不均衡作用于椎体终板的机械应力会引起椎体终板的损伤，从而导致腰椎Modic改变。

2.2 炎症反应从椎体终板损伤到腰椎Modic改变形成这一过程，也是复杂的炎症反应过程。Moon等[10]研究发现，在Modic改变的椎体中有肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α的存在。TNF-α属于促炎细胞因子[11]，在有Modic改变的椎体中发现TNF-α，提示该椎体内曾发生过炎症反应。Rajasekaran等[12]对有Modic改变者和无Modic改变者的椎间盘进行了蛋白质组学研究，在Modic改变组中发现TNF-α会通过上调关节软骨细胞和滑膜成纤维细胞中软骨酸性蛋白1的表达引起炎症反应或软骨破坏。Walter等[13]研究发现，TNF-α可以刺激髓核产生白细胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6和 IL-8等促炎细胞因子，而这些促炎细胞因子又会使TNF-α含量增加，最终形成恶性循环。椎体终板损伤后，大量促炎物质的释放可使TNF-α含量增加，加剧软骨终板的破坏，最终导致腰椎Modic改变的发生。

2.3 细菌感染Stirling等[14]最先报道，在腰痛患者的椎间盘内发现细菌的存在。Yuan等[15-17]研究发现，腰椎Modic改变者的椎间盘内存在痤疮丙酸杆菌。Aghazadeh等[17]对行椎间盘切除术的腰椎间盘突出症患者进行了相关研究，发现多数有腰椎Modic改变的样本组织内存在痤疮丙酸杆菌，认为腰椎Modic改变与痤疮丙酸杆菌有关。痤疮丙酸杆菌是一种厌氧菌，而椎间盘内的环境相对无氧，因此适合痤疮丙酸杆菌的生长。然而部分学者[18-19]对细菌感染与腰椎Modic改变有关持相反意见。Ahmed-Yahia等[18]对不同手术入路的腰痛患者进行了相关研究，发现前侧入路组的椎体细菌阳性检出率低于后侧入路组，然而椎体细菌阳性检出率在有或无腰椎Modic改变的患者之间没有差异，由此认为后侧入路手术更易引起污染，从而出现阳性结果。Rajasekaran等[12]在有腰椎Modic改变者的椎间盘内发现，宿主防御蛋白、半乳糖凝集素-8、人源重组蛋白P01均呈特异性表达，同时还发现了泛素介导的蛋白质降解过程。由于半乳糖凝集素-8和人源重组蛋白P01是与革兰氏阳性菌及阴性菌有关的抗菌蛋白[20]，泛素系统可能参与细菌感染过程[21]，宿主防御蛋白与细菌感染引起的炎症反应有关[22]，在有Modic改变的腰椎组织内发现这些物质，提示该处曾发生细菌感染。Djuric等[23]研究发现，免疫失调可能为腰椎Modic改变组织被细菌感染创造了条件。

2.4 遗传变异Karppinen等[24]研究发现，IL-1基因簇和基质金属蛋白酶-3基因的遗传变异与腰椎Modic改变Ⅱ型有关，且这种相关性是多基因共同作用的结果，而单个基因的遗传变异与腰椎Modic改变无关。Kanna等[25]研究发现，IL-1基因簇的遗传变异与腰椎Modic改变无关，而维生素D受体基因和基质金属蛋白酶-20基因的遗传变异与腰椎Modic改变有关。虽然腰椎Modic改变具有遗传性已被证实[26]，但遗传变异在腰椎Modic改变中的具体作用机制尚不明确。

3 腰椎Modic改变的临床意义

3.1 腰椎Modic改变对椎间盘和椎体的影响腰椎Modic改变可影响腰椎间盘的退变程度。Xiao等[27-28]研究发现，腰椎Modic改变者的椎间盘退变程度较无腰椎Modic改变者的严重，并且Modic改变面积与椎间盘退变程度呈正相关，因此认为Modic改变可作为椎间盘退变程度的评价指标。此外，Hayashi等[28-30]研究发现，有Modic改变的椎体更容易移位，可造成腰椎侧凸或椎间盘突出症复发，原因可能是有Modic改变的椎体终板与椎体连接处相对薄弱。发生Modic改变的椎体软骨终板较为薄弱，其受损后软骨终板碎片可进入突出的椎间盘组织，影响椎间盘边缘新生血管形成及巨噬细胞浸润，不利于突出的椎间盘组织重吸收[31]。

3.2 腰椎Modic改变对腰椎手术效果的影响腰椎Modic改变可能影响腰椎手术效果。Hao等[32]研究发现，行内镜下腰椎间盘摘除术的患者中，有腰椎Modic改变者的术后腰椎间盘突出症复发率较高。Kumarasamy等[33]研究发现，行显微镜下腰椎间盘摘除术的患者中，有Modic改变者的术后椎间盘炎发病率高于无Modic改变者，且术后1年时有Modic改变者的腰部疼痛及运动功能恢复情况均较差。Pradip等[34]研究发现，腰椎Modic改变是腰椎术后感染的独立危险因素。王牧一等[35]研究发现，腰椎Modic改变可增加腰椎融合术后融合器下沉的风险。Takahashi等[36-37]研究发现，腰椎Modic改变不仅会影响术后腰椎功能恢复，甚至会加重术后相关症状。我们认为，临床可将腰椎Modic改变纳入与手术相关的评估标准中，全面评估手术风险，制定合理的手术方案，从而促进患者早期康复。

3.3 腰椎Modic改变对腰背部疼痛程度的影响对腰痛患者而言，腰椎Modic改变是一个不良信号，可能意味着更严重的临床症状。Mera等[38-39]研究发现，Ⅰ型和Ⅱ型腰椎Modic改变与腰背部疼痛程度有关。Chen等[40]研究发现，腰痛患者中腰椎Modic改变Ⅱ型者最为多见、Ⅲ型者最为少见。Hanimoglu等[41]研究发现，腰椎Modic改变Ⅰ型者的椎体Modic改变面积与腰椎功能障碍指数呈正相关关系。这一结果有助于判断腰椎Modic改变Ⅰ型者的腰椎功能障碍严重程度。Jensen等[42]研究发现，有腰椎Modic改变的腰痛患者，其腰痛持续时间长于无腰椎Modic改变者。Tian等[43]研究发现，经皮腰椎间盘切除术联合经皮骨水泥成形术是治疗伴腰椎Modic改变Ⅰ型的腰椎间盘突出症的有效方法。我们认为，对于有腰椎Modic改变的腰痛患者应早期进行针对性治疗，从而达到改善预后的目的。

4 腰椎Modic改变的治疗方法

4.1 非手术治疗

4.1.1药物治疗 Gjefsen等[44]研究发现，英利昔单抗可用于治疗腰椎Modic改变。英利昔单抗是一种单克隆抗体，其可以通过抑制TNF-α的表达减轻炎症反应，临床常用于治疗慢性腰背部疼痛[45-47]。Albert等[48-49]研究发现，采用抗生素治疗伴Ⅰ型腰椎Modic改变的腰背部疼痛，可以获得良好效果。引起腰椎Modic改变的原因较多，并非所有存在Modic改变者的椎间盘内均有感染发生，因此应注意合理应用抗生素。Cao等[50-51]研究发现，椎间盘内注射类固醇类药物治疗伴腰椎Modic改变的椎间盘源性腰痛，可以显著改善患者的腰背部疼痛症状，且能减小Modic改变面积。Cai等[52]研究发现，唑来膦酸治疗伴腰椎Modic改变的腰痛效果良好，但失眠、抑郁等不良反应的发生率较高，临床应谨慎应用。

4.1.2针灸和推拿治疗 袁仕国等[53]研究发现，推拿治疗伴Ⅰ型腰椎Modic改变的慢性非特异性腰痛效果显著。推拿疗法是治疗腰背部疼痛的常用方法，其作用机制可能是通过抑制TNF-α和IL-6的表达减轻炎症反应[54-56]。针灸疗法也是治疗腰背部疼痛的常用方法，其作用机制可能与减轻炎症反应、调控神经-免疫-内分泌系统有关[57-60]。我们认为，临床可采用针灸和推拿治疗腰椎Modic改变，通过减轻局部炎症反应减少椎体终板破坏，从而延缓或控制Modic改变的进一步发展。

4.2 手术治疗腰椎Modic改变非手术治疗无效时可采用手术方法治疗。Sairyo等[61]报道，椎间孔镜下椎间盘切除术治疗Ⅰ型腰椎Modic改变引起的慢性腰痛效果良好。对于腰椎Modic改变引起的慢性腰背部疼痛患者，可采用窦椎神经射频消融术治疗，能够有效减轻腰背部疼痛症状[62-63]。

5 小 结

目前，腰椎Modic改变的具体发生机制尚未完全明确，也无针对腰椎Modic改变的统一治疗方法。我们认为，未来进行与腰椎Modic改变有关的研究时，可从感染条件和感染标志物两个方面进行深入探讨，这对提高腰椎Modic改变的疗效具有积极意义。此外，有关英利昔单抗、针灸和推拿治疗腰椎Modic改变的疗效，未来还需开展更多的高质量研究予以证实。