脊柱黄韧带骨化的发病机制及研究进展.doc

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董兴成，等. 脊柱黄韧带骨化的发病机制及研究进展

脊柱黄韧带骨化的发病机制及研究进展

董兴成，贾连顺，陈雄生(解放军第二军医大学附属长征医院骨科，上海市 200003)

引用本文：董兴成，贾连顺，陈雄生. 脊柱黄韧带骨化的发病机制及研究进展[J].中国组织工程研究，2016，20(33):4970-4978.
DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.33.015 ORCID: 0000-0003-2566-6397(贾连顺)
董兴成，男，1986年生，江苏省连云港市人，汉族，解放军第二军医大学在读博士，主要从事脊柱外科研究。

通讯作者：贾连顺，主任医师，教授，解放军第二军医大学附属长征医院骨科，上海市 200003

中图分类号:R318
文献标识码:A
文章编号:2095-4344
(2016)33-04970-09
稿件接受：2016-06-06

文章快速阅读：
脊柱黄韧带骨化的发病机制

分析结果：
⑴目前的研究表明黄韧带骨化症是一种基于多基因与环境等其他因素相关的复杂疾病；
⑵脊柱黄韧带骨化症是引起椎管狭窄导致脊髓受压主要原因之一；
⑶解剖结构、局部生物力学、分子与遗传、内分泌、微量元素及血管炎症等因素均与脊柱黄韧带骨化症的发生有关。

文题释义：
黄韧带骨化症：胸椎黄韧带骨化症多表现为胸椎管狭窄而引起的一系列脊髓、神经压迫的症状和体征，病程长短不一。起初始症状一般为双下肢麻木、僵硬、无力以及感觉异常，常伴有胸部束带感、胸部扩张受限及背部僵硬，间歇性跛行也是临床常见症状。黄韧带骨化属软骨内化骨过程，病变由硬膜面开始，早期为纤维结构排列紊乱，弹力纤维减少，胶原纤维大量增生、肿胀、黏液样变性；进一步发展为黄韧带组织中的未分化间充质细胞软骨性化生形成纤维软骨细胞；最终钙盐结晶体沉着钙化、骨化。骨化的黄韧带往往存在由浅至深的4个移行区：韧带区、软骨样区、钙化软骨区、骨化区。
椎管狭窄：一般分先天性(原发性)和后天性(继发性)。按部位分为颈椎管狭窄、腰椎管狭窄、胸椎管狭窄。按解剖部位分可分为中央型狭窄、侧隐窝狭窄、神经根孔狭窄。主要症状是腰腿痛，常发生一侧或两侧根性放射性神经痛，严重者可引起两下肢无力，括约肌松弛、尿便障碍或轻瘫。椎管狭窄症的另一主要症状是间歇性破行，多数患者当站立或行走时，腰腿痛症状加重，行走较短距离，即感到下肢疼痛、麻木无力，越走越重，当略蹲或稍坐后腰腿痛症状及破行缓解。引起间隙性破行的主要原因，可能与马尾或神经根受刺激或压迫有关。

摘要
背景：目前对脊柱黄韧带骨化症发病机制的研究尚处于初级阶段，任何单一的因素都无法充分地解释黄韧带骨化症的发生，很多现象无法得到满意的解释。
目的：综述脊柱黄韧带骨化的发病机制。
方法：以“黄韧带骨化，基础研究，发病机制，基因，骨形态发生蛋白，骨桥蛋白”为中文捡索词，以“Ossification of the ligamentumflavum，basic research，pathogenesis，gene，Bone morphogenetic protein，osteopontin”为英文检索词，在重庆维普网、CNKI(中国知网)期刊全文数据库和PubMed 数据库检索 1990年1月至 2015 年 12 月有关于黄韧带骨化发病机制的文献。去除重复性和陈旧性的研究，最终将63 篇文献纳入研究进行综述。
结果与结论：目前的研究表明黄韧带骨化症是一种基于多基因与环境等其他因素相关的复杂疾病。脊柱黄韧带骨化症是引起椎管狭窄导致脊髓受压主要原因之一，解剖结构、局部生物力学、分子与遗传、内分泌、微量元素及血管炎症等因素均与脊柱黄韧带骨化症的发生有关。
关键词：
组织构建；组织工程；组织工程；黄韧带；骨化；机制；解剖；遗传；基因；骨形态发生蛋白；骨桥蛋白
主题词：
黄韧带骨化；解剖；遗传；骨形态发生蛋白质类

4971
P.O.Box 1200,Shenyang 110004 kf23385083@
Research progress in pathogenesis of ossification of ligamentum flavum

Dong Xing-cheng, Jia Lian-shun, Chen Xiong-sheng (Department of Orthopedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)

Abstract
BACKGROUND: Current studies on the pathogenesis of ossification of the ligamentum flavum are still in a preliminary stage, and any single factor influencing incidence of ossification of ligamentum flavum cannot completely explain the pathogenesis of this disease.
OBJECTIVE: To summarize the pathogenesis of ossification of ligamentum flavum.
METHODS: A computer-based online search was conducted in PubMed, Wanfang, and CNKI databases from January 1990 to December 2015 to screen the relevant literatures regarding the pathogenesis of ossification of the ligamentum flavum using Chinese and English key words “ossification of ligamentum flavum, basic research, pathogenesis, gene, bone morphogenetic protein, osteopontin”. Consequently, 63 eligible literatures were included after the exclusion of the repetitive and old ones.
RESULTS AND CONCLUSION: Current studies have shown that ossification of the ligamentum flavum is a disease that results from multiple genetic and environmental causes and is one of the main causes of spinal stenosis. Tissue degeneration, local biomechanics, genetic factors, metabolic disorders, trace elements and vascular inflammation are all shown to be involved in the pathogenesis of ossification of ligamentum flavum.
Subject headings: Ligamentum Flavum; Dissection; Heredity; Bone Morphogenetic Proteins

Cite this article: Dong XC, Jia LS, Chen XS. Research progress in pathogenesis of ossification of ligamentum flavum. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(33):4970-4978.

4971
ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH
0 引言 Introduction
Dong Xing-cheng, Department of Orthopedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China

Corresponding author:
Jia Lian-shun, Chief physician, Professor, Department of Orthopedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China

黄韧带骨化属于脊柱韧带病理性异位骨化性疾病，Polgar于1920年首次报告了胸椎黄韧带骨化侧位X射线表现[1]，但该病却多发生在东方人种，日本报导发生率最高达34%[2]。全脊柱有黄韧带附着的部位均可发生黄韧带骨化，但好发部位在下胸椎，是引起胸椎椎管狭窄并导致脊髓受压的主要病因之一[3-8]。解剖结构、局部生物力学、分子与遗传、内分泌、微量元素及血管炎症等因素均与脊柱黄韧带骨化症的发生有关。目前对脊柱黄韧带骨化症发病机制的探索仍处于初级阶段，任何单一的因素都无法充分地解释黄韧带骨化症的发生，很多现象无法得到满意的解释。现对该病的发病机制做一综述。

1 资料和方法 Data and methods
1.1 资料来源 由第一作者使用计算机及互联网广泛检索1990年1月至2015年12月重庆维普数据库、Pubmed数据库及中国学术期刊全文数据库(CNKI)。英文检索词为“ligamentumflavum；Ossification；Pathogenesis；anatomy；heredity；gene；Bone morphogenetic protein；osteopontin”，中文检索词为“黄韧带骨化，基础研究，发病机制，基因，骨形态发生蛋白，骨桥蛋白”。
1.2 资料筛选
纳入标准：①文章所述内容为黄韧带骨化发病机制、发病原因以及解剖结构、局部生物力学、分子与遗传、内分泌、微量元素及血管炎症等因素；②同一领域选择选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。
排除标准：与纳入标准无关，陈旧性文献，重复性文献。
1.3 资料提取与文献质量评价 计算机检索得到195篇文献，研究内容根据纳入和排除标准并结合标题和摘要进行初筛，排除中英文文献重复且与研究相关性差的文献。查阅全文，最后纳入并保留63篇文献进行综述。文章检索流程图见图1。

2 结果 Results
2.1 流行病学分析 流行病学调查显示，黄韧带骨化的发病有家族倾向、种族差异及性别差异[9-10]。黄韧带骨化在黄种人群的发病率较高，主要分布于中日韩等亚洲国家，尤以日本为显著；而欧美及非洲的高加索人、加勒比人以及黑人发病率较低[11-13]。黄韧带骨化的种族差异表明可能与某种遗传因素相关。该病为中老年性疾病，Aizawa等[14]研究发现男性的高发年龄段在60岁左右，而女性其高发年龄段在50-70岁，随年龄增长呈增高趋势，男性发病较女性多，发病率
检索数据库：Pubmed；
检索词：ligamentumflavum；Ossification；Pathogenesis；anatomy；heredity；gene；Bone morphogenetic protein；osteopontin

检索数据库：万方数据库；
检索词：黄韧带骨化，基础研究，发病机制，基因，骨形态发生蛋白，骨桥蛋白

否
阅读全文
通过题目及摘要确认是否与黄韧带骨化发病机制、发病原因以及解剖结构、局部生物力学、分子与遗传、内分泌、微量元素及血管炎症等因素有关
符合筛选标准累计195篇
是
符合标准63篇

排除文献132篇

纳入分析文献共63篇

图1 文章检索流程图

之比为2-3∶1，平均发病年龄约为61岁。在年龄超过65岁的亚洲人中，韧带骨化的发病率可高达20%，而对于欧美人群的发病情况却罕见报道[15]。
2.2 解剖结构退变相关因素 黄韧带骨化的发生与其解剖基础有着密切的联系。一些学者采用尸体做研究，Lirk等[16]研究者行尸体研究发现，下胸段双侧黄韧带的汇合连接，构成了解剖学的体积变小。黄韧带骨化多发于中老年人，以下胸段多见。Kobayashi等[17]认为黄韧带骨化的发生与解剖相关，因骨化常发生于韧带与骨连接处，C6/7节段以上的关节囊部黄韧带未与骨性部位相连，C6/7以下关节囊部与椎板间部分均与骨性部位相连，故颈椎黄韧带骨化少见，而胸椎黄韧带骨化常见。弹性纤维异常是黄韧带骨化的一个表现，颈椎的屈伸活动使动态压力反复作用而有利于弹性纤维的维持；胸椎和脊柱胸腰段由于长期静态张力致弹性纤维丢失，代之以胶原增生、成纤维细胞向软骨样细胞分化及韧带骨化的出现(图2)。Hadley- Miller等[18]国外学者研究发现编码原纤维的单基因在黄韧带骨化患者身上发生突变，该基因位于第15条染色体上，突变后会引起成纤维细胞所合成的原纤维无法结合胶原纤维，进而导致弹性纤维解剖学上的形成异常。但尚缺乏进一步研究证实黄韧带骨化的发生与此基因的相关性。黄韧带骨化的发生常伴有前纵韧带、后纵韧带等骨化，邻近关节突关节的增生肥大以及相应椎体的骨质增生骨赘形成，该病理变化与慢性退行性改变相一致。同样的结论也得到了Jayakumar等[19]学者的研究表明黄韧带骨化患者病理检测结果为黄韧带呈软骨样改变，内部胶原纤维大量增生，而起连接作用的弹性纤维明显减少，向骨化过度，为典型的慢性退行性变。

图2 胸椎黄韧带骨化示意图
(图片来自百度图片)

2.3 局部力学因素 黄韧带负荷的反复增减可引起反复性黄韧带的损伤修复，导致黄韧带骨化的发生。
2.3.1 尸体研究 旋转应力在胸椎黄韧带骨化发生发展过程中起着重要的作用。Maigne等[20]对尸体的黄韧带附着部位解剖进行了详实的研究，发现黄韧带骨化的发生率与关节突关节的旋转幅度呈正相关，旋转的角度越大，骨化的发生率越高，T10-T11处的小关节的旋转范围最大，此处骨化的发生率最高，且骨化的体积也最大。
2.3.2 基础研究 Nakatani等[21]通过对黄韧带细胞施加机械性张力，发现细胞通过分泌转化生长因子β1上调Ⅰ、Ⅲ型胶原的表达。该研究同样得到Cai等的证实，反复应力对骨化的影响是通过引起β-catenin高表达，继而进一步导致转录因子、生长因子和细胞因子三者的增加，促进黄韧带细胞软骨分化，最终形成骨化[22]。Fan等[23]对黄韧带骨化内不同成分细胞性体外牵张应力研究发现，锌指结构转录因子(Osterix)是引起脊柱黄韧带骨化的重要机械应力。Kang等[24]发现退变、突出的椎间盘在黄韧带骨化的发病机制中起到了重要的作用。突出的椎间盘高表达白细胞介素1α、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、前列腺素E2和一氧化氮等炎性因子，可显著增加黄韧带DNA的合成，上调胶原Ⅲ、Ⅺ和骨钙素的mRNA表达。轻度的压迫不一定产生相应的脊髓症状，当脊髓受压达到并超过一定阈值便可能引起脊髓症状。Kim等[25]利用三维有限元以及von-Mises应力分析法研究发现脊髓受压致横断面面积为原来的60%-70%或者发生4mm的脊髓受压形变是，可出现脊髓性症状。该研究结果与临床观察一致。
2.3.3 临床观察及相关研究 局部机械应力因素在黄韧带骨化的形成中有着重要的作用。Otanid等[26]研究表明胸椎后凸畸形患者因解剖结构与黄韧带力学负荷的差异，使局部机械应力发生了改变，导致胸椎黄韧带骨化的发生率明显增高。此外，长期剧烈旋转的刺激亦会导致关节的稳定性下降及微小创伤增加。Kaneyama等[27]报道了2例棒球运动员胸椎T10-12黄韧带骨化，一侧应力的增加可能与两者长期惯用右手有关，投掷扭转应力长期反复作用于单侧黄韧带，导致黄韧带骨化的发生。Ben Hamouda等[28]研究研究了大量的黄韧带骨化患者发现下胸段活动度明显高于中上胸段，黄韧带骨化的发生率也较上胸段明显增高，该研究表明黄韧带附着处的局部生物力学因素与黄韧带骨化的发生存在明显的相关性。但Ben Hamouda的研究病例数少，其结论的可靠性还需进一步证实。Benoist等[29]学者提出伴随机体受力的适应性变化的结果就是黄韧带骨化的产生，反复受力引起黄韧带的局部的反复性的损伤和修复。
局部力学因素学说尚不能解释所有病例，目前对脊柱生物力学异常的临床研究相对较多，基础研究较薄弱，且罕有关于欧美等白色人种因脊柱生物力学诱发黄韧带骨化的报道，遗传等因素常伴随脊柱局部生物力学因素的异常共同作用而导致黄韧带骨化发生。
2.4 遗传与分子因素 种族差异表明黄韧带骨化的发病可能与遗传学因素有关[20-21]，近来相关研究表明，易感基因在韧带骨化的过程中起着重要作用[30-31]。
2.4.1 COL6A1编码基因 编码Ⅵ型胶原蛋白α1肽链的COL6A1基因，位于21q22.3。Ⅵ胶原与成骨关系密切，是纤维软骨分化的标志物[32]。若缺失该胶原，则可能出现软骨细胞分化、增殖的延迟，从而导致骨化的延迟以及骨形成的减少。Kong等[33]提出COL6A1基因可能为黄韧带骨化易感基因，其内含子32(-29)和启动子(-572)的单核苷酸多态性与黄韧带骨化的形成有明显的相关性；黄韧带骨化的单体型分析显示，H4单体型与黄韧带骨化发生有关。但亦有相关学者得出相反的结论，Liu等[34]的研究却得出了相反的结论，该学者认为骨形态发生蛋白2，COL6A1及VDR与韧带骨化没有明确的关系。因此黄韧带骨化的发生是否与COL6A1编码基因有关还需要进一步研究。
2.4.2 Runx2基因 Runx2基因是转录因子Runx家族成员之一，位于6p21，作为骨形成和分化的特异转录因子，通过促进骨细胞外基质蛋白合成等调节成熟成骨细胞成骨，对骨组织形成和重建起着重要作用，还能决定着多能干细胞向成骨细胞分化，促进软骨细胞成熟和软骨血管化[35]。Liu等[34]对中国汉族人群中黄韧带骨化患者的RUNX2位点的SNPs进行了研究，发现其中两个位点RS1321075和RS12333172的SNPs与对照组有明显差异，其中一个位点的单倍型分型显示与黄韧带骨化的发生有关。Kishiya等[36]也得出了相同的结论，黄韧带骨化患者的RUNX2基因表达增强的。
2.4.3 骨形态发生蛋白 骨形态发生蛋白是多功能性生长因子，能使未分化的间充质干细胞分化并定向分化增殖为成骨细胞，诱导成骨分化的同时合成胶原，从而形成钙化、骨化的骨组织。骨形态发生蛋白家族庞大，与黄韧带骨化可能相关的基因有骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白4等。
骨形态发生蛋白2：骨形态发生蛋白2因能独立诱导异位骨化受到学者们的广泛关注。黄韧带细胞经刺激后，在其他生长因子的协助下，自分泌或旁分泌骨形态发生蛋白2诱导周围正常黄韧带细胞分化为成骨细胞，促进黄韧带骨化的发生与发展。Miyamoto等[37-38]采用提取的骨形态发生蛋白2诱导动物黄韧带骨化形成。同样的结论也得到了陈雄生等[39-40]的证实。陈雄生等[39-40]通过将重组人骨形态发生蛋白2植入双侧黄韧带腹侧的硬膜外腔或者黄韧带内成功构建了黄韧带骨化模型，为该类疾病的发病机制研究提供了临床黄韧带骨化症相似的实验模型。后续的分组动物实验研究发现内源性骨形态发生蛋白2可能参与黄韧带骨化的启动和持续发展，在胸椎黄韧带骨化中起非常重要的始动作用；经诱导骨化黄韧带内存在骨形态发生蛋白2mRNA的不同程度表达，表达水平的高低与成纤维细胞软骨化的活跃程度呈正相关。Hou等[41-42]通过大鼠模型研究，将重组人骨形态发生蛋白2装载于Ⅰ型胶原后置于大鼠硬膜外间隙，结果术后1周黄韧带中有骨化病灶形成，并在第3-9周骨化大量增加，说明重组人骨形态发生蛋白2诱导黄韧带骨化是典型的软骨内成骨，并且和临床上的黄韧带骨化非常相似，组织蛋白类H3(H3K9ac，H3K18ac，H3K4me3和H3K36me3)修饰可能在黄韧带骨化的发生发展中起重要作用。Moon等[43]研究表明在应力作用下，骨形态发生蛋白2基因经腺病毒介导后表现出极强的成骨能力，较成骨细胞无明显差别。骨形态发生蛋白2转染后成骨能力的提高也得到了国内学者Yang等[44]的证实，采用类Moon转染法，在裸鼠体内植入已转染的黄韧带细胞，植入部位有明显的新生骨形成。上述该研究均表明骨形态发生蛋白2在脊柱韧带骨化的发生发展中发挥重要的作用。
骨形态发生蛋白4：骨形态发生蛋白4基因位于14q22-q23，具有强大的诱导成骨能力。骨形态发生蛋白4基因与胸椎黄韧带骨化症的相关性研究较少。国内学者赵伟光等[45]研究了骨形态发生蛋白4的2个SNP位点(rs17563与rs2855532)，设置对照组与胸椎黄韧带骨化患者各40例，发现2个带“T”基因位点SNP等位基因突变与胸椎黄韧带骨化发生相关，这2个基因型及等位基因型频率要显著高于对照组。
2.4.4 细胞因子 转化生长因子β通过协助骨形态发生蛋白诱导异位骨化。在骨形态发生蛋白启动靶细胞骨化刺激后，转化生长因子β刺激黄韧带细胞分泌Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ型胶原，介导纤维母细胞样间充质细胞向黄韧带浸润，同时使间充质进入非骨化的组织中，导致韧带增生肥厚，从而完成协助骨形态发生蛋白刺激骨化的形成。张颖哲等[46]运用RNA干扰(RNAi)技术抑制转化生长因子β1的表达说明了转化生长因子β1在黄韧带骨化过程中发挥的作用，发现构建靶向转化生长因子β1基因的siRNA真核表达载体能够有效抑制成骨细胞中转化生长因子β1以及内源性骨形态发生蛋白2表达，达到抑制脊柱黄韧带骨化的目的。Park等[47]研究发现，白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、前列腺素E2和一氧化氮等炎性细胞因子在黄韧带肥厚和骨化的过程中起非常重要的作用，椎间盘退变、突出可通过炎性细胞因子影响黄韧带，并引起黄韧带肥厚和骨化。
2.4.5 人类白细胞抗原(humanleukocyteantigen，HLA) 人类白细胞抗原是与多种疾病的发生有密切关系的基因群，是目前所知最复杂的多态系统。随着脊柱黄韧带骨化研究的不断深入，Sakou等[48]研究发现黄韧带骨化发病的易感基因为人类白细胞抗原单倍体型。该研究得到了国内学者的追踪研究，颜廷宾等[49]表示HLA-DQA1位点存在易感和抵抗双重作用，其中HLA-DQA1*0401与胸椎黄韧带骨化呈显著性正相关，而HLA-DQA1*0201则与胸椎黄韧带骨化显著负相关，等位基因之间的共同作用可能是影响黄韧带骨化发病的重要因素之一。因HLA-DQA10401并非出现在所有黄韧带骨化患者中，因而HLA-DQAI位点的基因多态性并非与黄韧带骨化由绝对的相关性。核心结合因子(core binding factor aophal 1，Cbfa1)在染色体上的位置与人类白细胞抗原非常接近(6p21)，位于第6条染色体，是控制骨化形成的关键基因，但国内相关的研究较少，两者的相关性仍需进一步研究。此外，Shiigi等[50]报告人类白细胞抗原维生素D受体基因与日本人的黄韧带骨化的发生有关，等位基因B对黄韧带骨化的发病有一定抑制作用。
2.4.6 分子调控异常 脊柱黄韧带骨化的发病离不开分子调控的参与。长期反复的应力刺激，Osterix、Runx2等转录因子的mRNA表达升高，与成骨细胞的发育密切相关，在诱导黄韧带细胞化过程中起着重要作用。在介导过程中，Osterix、Runx2等的作用途径包括ERK1/2和p38，在骨分化过程中使用p38抑制剂，可显著降低碱性磷酸酶活性以及Osterix的基因表达；ERK1/2抑制剂的使用则会完全抑制Runx2的表达，但对碱性磷酸酶的活性影响甚小，表明MAPKs的两种途径诱导骨分化作用不同。单核苷酸多态性的研究是目前研究的焦点，但仍需进一步研究明确黄韧带骨化的发生与相关基因表达调控异常之间的关系。
2.5 其他因素 内分泌、微量元素及血管炎症等因素在黄韧带骨化的发病机制中起了重要的作用。患有肥胖症、糖尿病及钙磷代谢障碍等疾病的患者更易发生黄韧带骨化。
2.5.1 内分泌因素及干细胞因素 内分泌代谢异常可能与黄韧带骨化的发生发展有关，但缺乏系统详实的研究报道，因而作用机制仍需进一步的研究探讨[51]。学者Braddock等[52]发现，胸椎黄韧带骨化在糖尿病小鼠中有较高的发生率，研究推测黄韧带骨化的产生可能与高血糖所致胰岛素样生长因子升高有关。除糖代谢外，瘦素亦有骨化作用。瘦素是由脂肪组织分泌的参与体内糖、脂肪、能量代谢以及骨骼的形成的一种重要激素。Shirakura等[53]研究报道在女性研究对象中骨化患者体内的瘦素受体mRNA表达要显著高于非骨化者。Fan等[54]的研究亦证实脂肪细胞因子瘦素与黄韧带骨化的发生存在密切的关系，STAT3分子通路的激活在黄韧带骨化细胞成骨分化过程中起着重要的作用，STAT3以转录复合物的形式激活细胞骨化，STAT3结合Runx2、类固醇受体共激活剂，所形成的复合物作用于Runx2的靶基因，从而启动细胞的成骨分化。因而患有高脂血症的肥胖患者易患黄韧带骨化的得到了该理论的有力解释。内分泌代谢虽与黄韧带骨化的发生存在一定的关系，但仍未得到更多学者的证实，且缺乏大宗病例行更深一步的调查研究。
此外，间充质干细胞也可能通过软骨内骨化影响黄韧带骨化的异位骨形成，Chin等[55]采用免疫荧光技术进行对比分析，黄韧带骨化组较非黄韧带骨化组韧带基质内间充质干细胞含量明显增高；韧带基质内有大量的新生血管形成，并且血管周围有大量间充质干细胞聚集；骨化的软骨细胞也出现了间充质干细胞的表达。
2.5.2 微量元素异常
氟中毒/氟含量超标：骨骼氟中毒可以引起黄韧带骨化发生，氟中毒是高氟地区黄韧带骨化的重要病因，可累及全脊柱大量椎体节段。氟诱发黄韧带骨化的机制可能为：氟化物作用于胶原蛋白后启动活化程序激活细胞内腺苷酸环化酶，提高细胞内钙离子浓度，加速软骨细胞的的退变、凋亡。胶原蛋白形成较少甚至溶解断裂，胶原纤维粗细不均，厚薄不等，排列方向紊乱，随后软骨基质钙化发生软骨内骨化。王哲等[56]研究黄韧带骨化患者血清氟水平发现实验组与对照组无明显差异，氟容易在韧带内沉积，且与血清内氟含量的高低没有明显相关性。随后该学者又通过动物实验发现诱导活性与剂量密切相关，高氟组较低氟组的黄韧带骨化的发生率明显增高，表明氟在化学性诱导异位骨化中起重要作用。
其他元素：铜是合成胶原蛋白关键酶的重要辅助因子，含量的高低可直接反映黄韧带中胶原合成情况[57]。黄韧带细胞内Ca2+浓度伴随着应力的变化而变化，王哲等[56]发现Ca2+、Cu2+含量在退变和骨化的黄韧带中明显升高，Mg2+、Zn2+、Mn2+、Co2+等因拮抗Ca2+呈下降趋势。磷的代谢异常也与黄韧带骨化的发生相关。有人证实了磷代谢异常与胸椎黄韧带骨化密切相关[58-59]，焦磷酸钙沉积症患者术后出现相邻节段黄韧带骨化，低磷血症也被认为与黄韧带骨化有关，但机制尚不清楚。目前关于体内微量元素代谢异常与黄韧带骨化发生之间关系的研究较少，尚需广泛深入的研究探索微量元素含量异常对黄韧带骨化发生的调控机制。
2.5.3 血管-炎症因素
血管因素：目前认为血管增生常伴随韧带骨化同时出现，韧带骨化的标志就是血管的大量增生。反复的损伤累积可诱使黄韧带背侧产生大量毛细血管，增生的毛细血管可延伸至黄韧带腹侧甚至相邻的硬膜囊，新生的毛细血管渗透性较高，因缺乏管壁连接复合体导致钙离子复合物在血管壁自由穿梭，并沉积在血管周结缔组织中，构成骨化的基础[60]。随着研究的不断深入，秦德安等[61]研究表明骨化的黄韧带细胞会分泌促进局部血管增生的细胞因子如环氧化酶2、血管内皮生长因子，构成了韧带骨化的必备条件。组织局部的低氧亦能导致黄韧带骨化，长期反复的微小创伤可引起黄韧带局部微环境的缺氧，黄韧带成纤维细胞代偿性增生并高表达环氧化酶2和血管内皮生长因子。环氧化酶2在骨代谢中起的强力调节作用，对骨折愈合必不可少。环氧化酶2的增加可促进血管内皮生长因子的表达，从而促使内皮细胞分泌骨形态发生蛋白和局部血管生成，骨化开始。近来塞来昔布等选择性环氧化酶2抑制剂成为研究热点，塞来昔布可通过抑制环氧化酶2来降低血管内皮生长因子的表达，从而阻断骨的形成。利用这一机制，选择性环氧化酶2抑制剂可应用于控制疾病发展或防止术后复发。
炎症因素：脊柱黄韧带骨化的同时伴有局部炎症的发生。Furusawa等[62]对活体标本研究发现，黄韧带内弹性纤维的变性由炎症所导致。弹性蛋白酶、糜蛋白酶的释放在局部炎症反应中促使钙盐结晶沉积于炎性肉芽肿；软骨细胞(含S-100蛋白)及中性粒细胞可使钙盐沉积加速，沉积的钙盐又可使成纤维细胞的进一步增殖和分化，从而促进黄韧带的骨化形成。Yayama[63]发现黄韧带在钙化和骨化过程发生弹性纤维变性和骨化区炎性细胞因子(骨形态发生蛋白2、转化生长因子β、血管内皮生长因子等)的显著表达有关。此外，相关研究还发现白细胞介素等其他因子亦与黄韧带骨化的形成有关。Kang等[24]研究表明退变的椎间盘可分泌白细胞介素1α、白细胞介素6、肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子α、前列腺素E2和一氧化氮等炎性因子，刺激CD4+T细胞和巨噬细胞，导致椎管局部微环境发生改变，从而影响黄韧带的代谢，加速骨化进程。亦有相关的体外实验证实了炎性细胞因子对黄韧带骨化的促进作用。Park[47]也做了类似的研究，用炎性细胞因子白细胞介素6、前列腺素E 2、肿瘤坏死因子α及一氧化氮处理人黄韧带细胞，发现Ⅰ、Ⅴ、Ⅺ型胶原蛋白和骨钙素的DNA和mRNA合成显著增加，并有明显的骨结节形成。最终促进黄韧带的肥厚和骨化。而白细胞介素1α对黄韧带骨化骨化的形成具有显著的抑制作用。在进一步的实验中，白细胞介素1α所处理的黄韧带细胞中无骨结节形成。

3 小结与展望 Conclusions and prospects
总之，虽然经过多年研究，但黄韧带骨化的发病机制仍处于探索阶段，各个病因之间的相互联系及主次关系尚不明朗。黄韧带骨化是由多种因素综合引起的，以上提到的单一因素并不能完美解释黄韧带骨化的发病机制。因此，研究者既要做到对黄韧带骨化流行病学特征进行调查，明确其危险因素、诱发因素以及相互作用的因素，又要对如骨形态发生蛋白关键分子的作用以及易感基因的确认和定位甚至要辨识可能引起细胞骨化的信号通路进行深入研究，做到将基础研究成果早应用于临床，做到早预防、早发现、早救治。

致谢：感谢解放军第二军医大学附属长征医院老师们的辛勤付出和指导。
作者贡献：第一作者和通讯作者构思并设计综述，分析并解析相关数据，所有作者共同起草，经通讯作者进行审校。
利益冲突：所有作者共同认可文章无相关利益冲突。
伦理问题：没有与相关伦理道德冲突的内容。
文章查重：文章出版前已经过CNKI反剽窃文献检测系统进行3次查重。
文章外审：文章经国内小同行外审专家双盲外审，符合本刊发稿宗旨。
作者声明：第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、分享和销毁，可接受核查。
文章版权：文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。

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