感染和腰椎Modic改变的相关性研究进展

[摘要] 下腰痛普遍存在并严重影响人们的日常生活，是患者就诊的主要原因。磁共振上Modic改变的存在，特别是Modic Ⅰ型与下腰痛具有明显相关性。自Modic改变被提出后，学界内对其病因、发病机制及治疗进行了广泛研究，但Modic改变发生的原因仍不明确。近年来有研究发现，低毒性细菌感染可能是引起Modic改变的原因之一，并逐渐成为研究热点。对Modic改变的研究用以指导治疗下腰痛并对其选择合理的治疗方案具有十分重要的意义。

[关键词] Modic改变；感染；腰椎；下腰痛

[中图分类号] R681 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2016）11（c）-0064-04

Advancement of Modic change with injection

ZOU Rifeng YANG Yong

Department of Orthopedics， the Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Inner mongolia， Hohhot 010050， China

[Abstract] The prevalence of low back pain is affecting people's daily lives seriously， and has become the main reason that patients seek treatments for. Modic changes on MRI， particularly for ModicⅠ， has an obvious relation with low back pain. Since the definite of Modic change， medical field has a wide investigation for the etiology， pathogenesis and treatment， but the certain reason for Modic change is still unclear. Recently， some studies have found that low toxic bacterial infection may be one of the causes for Modic change， and it draws more and more attention. The research for Modic change can be used to direct the treatments， and has a great significance to select a better method for low back pain treatment.

[Key words] Modic change； Injection； Lumbar； Low back pain

下腰痛在全球范围内普遍存在，是引起患者就诊的主要原因，且下腰痛的存在严重影响着人们的日常生活和工作，同时也造成了巨大的经济损失[1]。引起下腰痛的原因有许多，而在磁共振（MRI）表现中腰椎的Modic改变与下腰痛表现出明显的相关性[2]。有报道指出，在下腰痛的患者中，46%存在Modic改变，对比之下正常人群腰椎MRI上有Modic改变的仅占6%[3]。有研究显示，Modic Ⅰ型与下腰痛的关系更为密切[2-4]。目前就Modic改变的主要发生机制及其治疗方法仍然没有定论并且存在许多争议，笔者检索了下腰痛患者与Modic改变的相关文献，对感染和Modic改变的相关性及其临床治疗进行综述。

1 Modic改变分型和病理特点

Modic改变是指椎体终板及终板下的骨质在MRI上的信号改变，且这种信号改变被认为与骨髓恶性肿瘤、化脓性感染、活动性风湿病无关[5-6]。Modic等[5-7]根据其MRI信号的特点提出了三种分型。Ⅰ型，T1加权高信号、T2加权低信号；病理上主要为炎症表现，纤维组织取代骨小梁之间的正常骨质，终板裂缝、破坏和软骨下血管丰富的肉芽组织增生。Ⅱ型（脂肪期或黄骨髓期），T1和T2加权均为高信号；病理上脂肪化的骨髓取代正常骨|，与Modic Ⅰ型改变类似，终板出现破坏，软骨下肉芽组织增生。Ⅲ型（骨质硬化期），T1和T2加权均为低信号；病理表现为骨髓脂肪沉积被硬化骨取代。Modic改变Ⅰ/Ⅱ、Ⅱ/Ⅲ型可以同时存在，对Modic改变患者进行随访发现Modic改变Ⅰ型和Ⅱ型可互相转化，如最终进展为Ⅲ型即硬化则趋于稳定[8]。

2 Modic改变的发病机制

自Modic改变被发现后，学者们对Modic改变做了大量的研究，但引起Modic改变的原因仍不确定。目前的研究结论主要认为Modic改变的发生可能与终板损伤、自身免疫反应和低毒性细菌感染等因素有关。

2.1 终板损伤后修复

椎体退变和椎间盘变性之后，剪切力的作用可以使终板发生微骨折的可能性增加[9-10]，终板损伤后压力传导的变化引起椎体和椎间盘细胞代谢的改变，同样也使得椎体与椎间盘间代谢产物的转运受到影响[11-12]，加快了椎间盘和椎体的退变[13-16]。在椎体终板不断的损伤和修复过程中，骨质水肿、血管增生，在MRI上表现出Modic改变的信号特点。

2.2 自身免疫反应机制

发育过程中，椎间盘形成后髓核就不再与血液及免疫系统接触，终板发生微骨折后，髓核通过终板损伤的裂缝进入终板，被免疫系统识别为异物而引发免疫反应[17]。最终造成椎体终板和骨质水肿，在MRI表现出信号改变。

2.3 低毒性厌氧细菌感染

细菌可以通过刷牙等无明显伤害的行为进入血液循环[18]。椎间盘和椎体终板损伤后，厌氧型细菌可随着血液循环到达椎间盘，间盘内缺少血液循环，是厌氧菌理想的生长环境，并进一步发展至终板以下的骨质[19]。

就目前的研究进展来看，无论是感染还是自身免疫反应机制，Modic改变的发生在形态学上都提示与椎体终板的损伤有关。但目前关于Modic改变进一步的发病机制仍不明确，所以对Modic改变及其引起的下腰痛还没有特别有效的治疗方法，对其发病机制的研究用以指导临床治疗具有十分重要的意义。

3 低毒性厌氧菌感染与Modic改变的关系

Stirling等[19]在一项关于椎间盘炎与坐骨神经痛的研究中，作为对照组中36例患者行微创椎间盘切除后进行细菌培养发现，19例细菌培养为阳性，其中疮疱丙酸杆菌16例，凝固酶阴性葡萄球菌2例，丙酸棒杆菌1例，并认为椎间盘内相对无氧和缺乏免疫监视为细菌增殖提供了理想的环境。缓慢进展的隐形间盘炎中细菌代谢产物（如丙酸、脂肪酶）和细胞因子的增长为间盘感染提供了依据。Modic Ⅰ型改变的患者C反应蛋白水平显著升高，也提示炎症的存在[20]。

突出的椎间盘可能存在细菌感染，所以Albert等[21]认为突出的腰椎间盘被这些低毒性的厌氧型细菌感染以后，影响并进一步感染可能导致了Modic Ⅰ型的发生。在关于Modic改变与低毒性厌氧菌感染的研究中85%指向疮疱丙酸杆菌。疮疱丙酸杆菌是一种作为正常菌群存在于表皮、口腔和结膜的革兰阳性厌氧菌，也是骨骼和关节感染的机会性致病菌[22]。细胞因子及细菌代谢产物可能通过正常的间盘进入椎体，从而导致了相邻椎体局限的炎症反应（Modic Ⅰ型）[20]。

但也有试验结果结论相反，Wedderkopp等[23]对24例腰椎Modic Ⅰ型改变的患者在无菌下行椎间盘穿刺活检，每名患者取两份标本分别进行细菌培养，结果仅有1个标本培养出凝固酶阴性葡萄球菌，无标本出现厌氧菌的增长，并且所有的患者在应用抗生素治疗后，腰痛及MRI显像上并没有明显的改善。Ben-Gamlin等[24]对30例患者取出的120份间盘组织标本，进行需氧菌和厌氧菌的培养，4份标本（2例患者）中检测出凝固酶阴性葡萄球菌，其余标本结果均为阴性。Agarwal等[25]对52例腰椎间盘突出患者行传统微创间盘切除手术，在切除的间盘标本中发现，10例（19%）有细菌微生物存在，7例分离出疮疱丙酸杆菌，结果并不支持与低毒性厌氧菌的关联。由于各项研究的方法不同，可能也因此导致结果上的差异。同时也有学者认为检测出细菌的原因是由于伤口的污染，而不是真的存在间盘的感染[26]。各项实验的方法不同，也可能导致实验结果上的差异。

有研究发现，腰椎间盘突出后Modic Ⅰ型改变的发生率显著增高[27]。因此Albert等[28]在总结以往研究方法的基础上制定了更为严谨的研究方法，选取61例单节段腰椎间盘突症的患者，在术前无菌条件下进行穿刺取出突出椎间盘及髓核组织，-80℃二氧化碳冷冻送至实验室进行细菌培养。同时应用PCR扩增16SrDNA并计算分析增值系数进行细菌鉴别。61例患者中，28例（46%）呈阳性，26例（43%）检测出厌氧菌，4例（7%）的标本同时检测出厌氧菌和需氧菌。2例（3%）患者的标本只分离出需氧菌。没有患者标本中分离出>2种的细菌。在检测出厌氧菌的病例中PCR反应同时阳性，Albert认为突出的椎间盘存在细菌感染。术后1～2年对患者进行MRI随访。随访结果显示，在检测出厌氧菌的患者中，80%在之前间盘突出的相邻节段出现Modic改变。检测出需氧菌的患者中没有出现Modic改变。培养结果阴性的患者中44%出现Modic改变。Albert等认为实验结果支持间盘突出后相邻节段出现的Modic Ⅰ型改变可能由于周围间盘感染厌氧菌导致。实验结果仅支持但还不能因此就认为Modic改变就是由于厌氧菌感染引起的。

4 低毒性感染的动物实验研究

尽管有许多研究显示在切除的腰椎间盘中检测出疮疱丙酸杆菌，且认为可能是低毒性细菌感染导致了Modic改变，但没有进行动物实验对之前的研究结果进行重复论证。因此Chen等[29]进行了一项动物实验，目的在于从Modic改变的患者间盘分离出的疮疱丙酸杆菌，同样可以在兔子的椎体中产生相同的病理过程。结果显示所有接种疮疱丙酸杆菌的椎体区域2周后MRI上T1加权低信号，T2加权高信号，另外正常髓核的高信号转变为低信号，提示间盘退变。这些信号的改变一直保持到第8周，并且在这段时间内信号改变的区域不断增加。因此作者认为疮疱丙酸杆菌可能是导致Modic改变和椎体退变的病原菌。Dudli等[30]同样应用自伴有Modic改变患者的椎间盘组织分离出的疮疱丙酸杆菌进行动物实验，将病原菌注射至小鼠的椎间盘中，结果MRI上显示相邻椎体出现类似Modic Ⅰ型改变的信号变化，但Dudli等仅认为疮疱丙酸杆菌是Modic改变的原因之一。

5 腰椎Modic改变的临床治疗

由于对Modic改变的发生机制仍不清楚，Modic改变的治疗仍]有明确有效的治疗方案。

5.1 物理康复治疗

Jensen等[31]对休息和功能锻炼治疗伴Modic改变的慢性下腰痛患者的疗效进行研究，100例伴有Modic改变的慢性下腰痛患者随机被分配为休息组和功能锻炼组，休息组佩戴弹性腰围每天卧床休息2 h，功能锻炼组每周进行1次时长为1 h的肌肉力量、平衡及体能的锻炼，共进行10周。随后对疼痛及活动能力、身体健康状况及心理抑郁状况等进行评价，通过MRI检查来评估Modic改变。结果显示，休息组和功能锻炼组各项指标均无显著差异，疗效相近。

5.2 应用抗生素治疗Modic改变

Albert等[32]在2008年应用抗生素治疗伴有Modic改变的慢性腰痛患者，29例患者随机接受每天3次的阿莫西林-克拉维酸钾（500 mg/125 mg）或安慰剂治疗，治疗过程时长为90 d，并进行10.8个月的随访。结果两组剂量治疗组的疼痛程度、疼痛天数、疾病相关的功能改善等治疗均显著改善。研究的样本量太小，并且没有对照组，因此不被大多数的学者认同，而且低毒性细菌感染是导致Modic改变的原因这一观点本身也饱受争议。随后Albert等在2013年再次对162例存在超过6个月下腰痛病史合并Modic Ⅰ型改变的患者进行了抗生素和安慰剂的临床对照实验，144例患者完成了1年的随访。结果显示，抗生素组的临床症状明显缓解，并且MRI上关于Modic改变明显改善，但是应用抗生素来治疗有Modic改变的慢性腰痛这一方法，受到了质疑[33-34]。问题集中在对于还没有明确是否由细菌感染引起Modic改变时，即投以抗生素进行治疗，是否有滥用抗生素的嫌疑；另外对其临床疗效是否有一个统一的评定标准。

6 小Y

对于Modic改变的发病机制至今没有明确的定论，Modic改变的发生可能是由多种因素作用共同导致，动物实验的结果可以认为是对Modic改变可能是由低毒性细菌感染引起这一观点提供了证据和支持。但样本量较小，因此，对Modic改变与低毒性细菌感染的关系仍需更多的动物模型研究，以往认为Modic改变的三种分型是同一病理过程不同时期的表现，但现阶段关于Modic改变与细菌感染的研究均指向与Modic Ⅰ型改变，细菌感染导致的Modic改变是否还符合这一观点，也同样需要病理实验进一步的证实。因此，对Modic改变与低毒性细菌感染的关系仍需更加深入的研究，为伴有Modic改变的下腰痛患者提供更加合理和经济的治疗方案。

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（收稿日期：2016-08-07 本文辑：王红双）