李君禹，張 蕊，鄭丹楓*，張英爽，于 淼*

（1.北京大學(xué)第三醫(yī)院，北京 100191；2.北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部，北京 100191）

脊柱側(cè)凸是脊柱的多個節(jié)段椎體旋轉(zhuǎn)并伴有側(cè)向彎曲的三維畸形。目前根據(jù)病因可分為特發(fā)性脊柱側(cè)凸、先天性脊柱側(cè)凸、神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸、退變性脊柱側(cè)凸等類型。椎旁肌的病變在脊柱側(cè)凸的病因?qū)W研究中一直具有重要意義，并且不同類型脊柱側(cè)凸的椎旁肌病理學(xué)改變有所異同?，F(xiàn)就其中主要幾類脊柱側(cè)凸綜述如下：

1 特發(fā)性脊柱側(cè)凸

特發(fā)性脊柱側(cè)凸是脊柱側(cè)凸中最常見的類型，在青少年人群中發(fā)病率為2%～3%［1］，患者存在脊柱側(cè)凸及椎體的旋轉(zhuǎn)畸形，而無任何先天性脊柱異?；蚝喜⑸窠?jīng)肌肉疾病，其病因不明，常于青少年時期發(fā)病，也稱為青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）［2］。國內(nèi)外學(xué)者從骨骼發(fā)育、激素、代謝、神經(jīng)肌肉異常、遺傳和表觀遺傳因素等方面對其病因展開研究并提出諸多觀點，但尚無定論［3，4］。其中，椎旁肌作為人體軀干姿勢反射的效應(yīng)器官，其病理異常一直是研究的重要方向［5］。

與正常人相比，AIS患者兩側(cè)的椎旁肌中均可見肌肉萎縮、壞死、變性、線粒體增生、肌梭密度減低等病理改變［6］，有些患者伴有肌絲斷裂、肌膜下糖原、脂質(zhì)及線粒體聚集等超微結(jié)構(gòu)的異常［7］。同時，將AIS患者凸凹兩側(cè)椎旁肌相比較后發(fā)現(xiàn)，凸側(cè)的肌肉體積和橫截面積大于凹側(cè)，而凹側(cè)的纖維化和脂肪浸潤率顯著高于凸側(cè)，這種差異在側(cè)凸不同節(jié)段有所不同，頂椎處最明顯，并且與Cobb角正相關(guān)［8，9］。此外，凹側(cè)膠原表達(dá)明顯增強且分布紊亂，推測與凹側(cè)椎旁肌廢用萎縮有關(guān)，并且由于膠原纖維的牽拉限制作用，常會影響患者的矯正效果［10］。肌纖維類型方面，由于凸側(cè)椎旁肌長期處于緊張狀態(tài)，故其肌絲排列密集，線粒體豐富，有氧代謝活躍，耐勞型的Ⅰ型肌纖維明顯多于凹側(cè)，并且可有Ⅰ型肌纖維群組化現(xiàn)象，而凹側(cè)則以易疲勞的II型肌纖維增加為主，并隨側(cè)凸畸形的嚴(yán)重程度而加重［5］。另外，有研究者認(rèn)為，局灶性纖維化可能是AIS特有的病理改變，尤其在凹側(cè)更加明顯［11，12］，并且這種改變與原發(fā)性肌病，如Ullrich先天性肌營養(yǎng)不良和杜氏肌營養(yǎng)不良（DMD）的纖維化明顯不同［11］。推測這種局灶性纖維化直接影響了雙側(cè)椎旁肌的應(yīng)力平衡，可能產(chǎn)生并加重了側(cè)凸［11］。神經(jīng)肌電活動方面，將椎旁肌標(biāo)本神經(jīng)鍍銀染色后發(fā)現(xiàn)，凸側(cè)與凹側(cè)的運動終板變化也有所不同，凸側(cè)以T1型終板為主，分支多，傳導(dǎo)率高，神經(jīng)終末支配率（terminal innervation ratio,TIR）較大，并出現(xiàn)新生終板；而凹側(cè)則以T0型終板為主，并出現(xiàn)退變終板，這一結(jié)果與凸側(cè)肌電活躍吻合，表明凸側(cè)椎旁肌處于一種負(fù)荷鍛煉后的改建過程中［6，13］。另外，兩側(cè)微量元素的含量差異也被多位研究者觀察到，凸側(cè)鐵含量較高，凹側(cè)則以鈣鎂含量較高，推測為兩側(cè)椎旁肌做功不同的適應(yīng)性改變［6］。

當(dāng)前，對AIS椎旁肌病理改變的研究已經(jīng)深入到分子水平，Acaroglu等［14］通過酶聯(lián)免疫吸附劑分析，發(fā)現(xiàn)鈣調(diào)蛋白（calmodulin）在椎旁肌中分布不對稱，凸側(cè)明顯高于凹側(cè)，這可能會影響肌肉的收縮性。邱勇等［15］采用逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）對AIS患者椎旁肌中褪黑素受體進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)褪黑素受體2（MT2）在凹側(cè)表達(dá)高于凸側(cè)。雌激素受體（ER）和神經(jīng)生長因子（NGF）在AIS患者兩側(cè)椎旁肌中的不對稱分布也有報道［16，17］。推測上述分子的不對稱分布可能參與了AIS的發(fā)生和發(fā)展過程，但是確切機制仍未闡明。Sheng等［18］對 AIS患者椎旁肌中的 fibrillin-1（FBN1）和fibrillin-2（FBN2）檢測發(fā)現(xiàn)，AIS患者FBN1 mRNA表達(dá)水平顯著降低，并且與患者側(cè)凸的嚴(yán)重程度顯著相關(guān)。此外，椎旁肌細(xì)胞內(nèi)外H19、ADIPOQ mRNA、轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）及其受體等分子變化也逐漸成為AIS病因探索的重要靶點［19，20］。

2 先天性脊柱側(cè)凸

先天性脊柱側(cè)凸（congenital scoliosis,CS）系妊娠第4～6周脊柱發(fā)育異常所致的畸形，出生即可存在脊柱彎曲，其病因復(fù)雜，目前尚不確定，臨床上可分為椎體形成障礙（Ⅰ型）、椎體分節(jié)不良（Ⅱ型）和混合型（Ⅲ型）［21］。

CS患者椎旁肌的病理變化為脊柱側(cè)凸的繼發(fā)改變。一方面，類似AIS，CS患者兩側(cè)椎旁肌對比仍然可以發(fā)現(xiàn)：凸側(cè)Ⅰ型肌纖維含量較多、橫截面積較大，且存在比AIS更明顯的Ⅰ型肌纖維群組化現(xiàn)象，并與側(cè)凸的嚴(yán)重性呈正相關(guān)［22］。凸側(cè)椎旁肌的梭內(nèi)肌纖維數(shù)目及平均橫截面積顯著大于凹側(cè)，而凹側(cè)脂肪浸潤程度較大［22］。這些表現(xiàn)也從側(cè)面提示，AIS患者中相對應(yīng)的病理變化可能系脊柱側(cè)凸的繼發(fā)改變。另一方面，CS也有不同于AIS之處：在肌肉組織纖維化方面，CS患者椎旁肌纖維化表現(xiàn)為彌漫性，同時伴有顯著的肌纖維走行紊亂；AIS則多表現(xiàn)為局灶性纖維化，肌細(xì)胞無明顯炎癥壞死反應(yīng)，而由纖維母細(xì)胞直接增殖伴纖維化。在神經(jīng)終板方面，雖然CS組與AIS組表現(xiàn)類似，但在CS組中，凸側(cè)的T1型終板更多，TIR值更高，凹側(cè)的T0型終板也比AIS組的多，主要是CS組病程更長，Cobb角更大所致［23］。值得注意的是，CS側(cè)凸節(jié)段的脊髓及神經(jīng)根常受到不同程度的影響，肌電圖檢查發(fā)現(xiàn)，CS患兒的椎旁肌有失神經(jīng)支配現(xiàn)象，說明椎骨的發(fā)育畸形已對脊髓神經(jīng)支配造成損傷［23］。

分子病理學(xué)方面，與AIS相似，CS患者椎旁肌凹側(cè)的褪黑素受體2（MT2）表達(dá)高于凸側(cè)，而胰島素樣生長因子-1受體（IGF-lR）和生長激素受體（GHR）的表達(dá)量則明顯低于凸側(cè)，提示雙側(cè)椎旁肌中上述分子的差異表達(dá)可能繼發(fā)于脊柱畸形［15］。不過，在表觀遺傳因素H19和ADIPOQ的表達(dá)方面，CS組和AIS組存在不同。H19作為一種長鏈非編碼RNA，與骨骼肌的分化、再生和肌細(xì)胞內(nèi)葡萄糖代謝調(diào)節(jié)相關(guān)；H19通過編碼miR-675-5p調(diào)控ADI?POQ的表達(dá)。Jiang等［19］通過RNA-seq對5例AIS患者的5對椎旁肌檢測發(fā)現(xiàn)：H19和ADIPOQ mRNA在兩側(cè)椎旁肌中呈現(xiàn)顯著表達(dá)差異，凹側(cè)肌肉中H19的較低表達(dá)和ADIPOQ mRNA的較高表達(dá)與側(cè)凸嚴(yán)重程度和起始年齡呈正相關(guān)；而在CS患者兩側(cè)椎旁肌中，這兩個分子并沒有顯著表達(dá)差異。這一研究結(jié)果也提示AIS患者的椎旁肌變化不完全是繼發(fā)于脊柱側(cè)凸，可能作為原發(fā)因素參與發(fā)病。

3 神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸

神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸（neuromuscular scoliosis,NS）系神經(jīng)肌肉方面疾病導(dǎo)致肌肉力量不平衡所致，這些疾病可發(fā)生于大腦、脊髓、周圍神經(jīng)、神經(jīng)-肌肉接頭和肌肉等部位，脊柱側(cè)凸的發(fā)生率為25%～100%不等，取決于潛在的疾病類型［24］。與AIS相比，神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸發(fā)病早，進(jìn)展迅速，在骨骼成熟后仍可繼續(xù)發(fā)展［25］。90%的病例可累及8個以上的椎體，常合并骨盆傾斜和全身性的肌肉功能障礙［26］。由于神經(jīng)肌肉病變?yōu)樵l(fā)性改變，故此類型脊柱側(cè)凸常需要借助肌電圖和肌肉活檢以幫助確診。不同類型神經(jīng)肌肉疾病所致的脊柱側(cè)凸常有各自典型的椎旁肌病理改變。

中央軸空?。╟entral core disease,CCD）是最為常見的一類可引起脊柱側(cè)凸并發(fā)癥的神經(jīng)肌肉病，對此類患者的椎旁肌活檢標(biāo)本進(jìn)行線粒體酶染色和糖原染色后，在肌細(xì)胞中央常出現(xiàn)淡染區(qū)，即“軸空現(xiàn)象”［27］，其中部分患者RYR1基因突變，易出現(xiàn)惡性高熱，后者可能增加脊柱側(cè)凸矯正手術(shù)風(fēng)險，需進(jìn)行鑒別診斷［28］。還有一類與能量代謝相關(guān)的基因異常造成肌肉病變同時引起脊柱側(cè)凸，如近年來發(fā)現(xiàn)，SEPN1相關(guān)肌?。⊿EPN1-related myopathy），這種常染色體隱性遺傳肌病出現(xiàn)SEPN1基因突變，影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子轉(zhuǎn)運，從而引起骨骼肌的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體銜接功能異常，造成患者力弱、脊柱側(cè)凸、甚至致命的呼吸衰竭，骨骼肌可出現(xiàn)病理性胰島素抵抗［29］。杜式肌營養(yǎng)不良（Duchenne muscular dystrophy,DMD）因X連鎖遺傳的DYS基因突變致病，導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白（dystrophin）明顯減少甚至缺失，患者的椎旁肌可存在嚴(yán)重的脂肪變性以及明顯的肌肉組織以及肌周圍血管硬化［30］。Ullrich先天性肌營養(yǎng)不良（Ullrich congenital muscular dystrophy,UCMD）患者肌肉活檢可發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)中膠原蛋白VI（COL6）明顯缺乏［31］；脊髓型肌萎縮（spinal muscular atrophy,SMA）患者椎旁肌則具有失神經(jīng)和神經(jīng)再支配的病理現(xiàn)象，不同亞型的SMA還可伴有細(xì)胞色素酶（COX）染色缺失、線粒體DNA缺乏等線粒體發(fā)生受損的形態(tài)學(xué)和分子改變特征，而肌肉生成相關(guān)的調(diào)節(jié)因子，如成肌細(xì)胞決定因子1（myoblast determina?tion 1,MYOD）、肌細(xì)胞生成素（myogenin,MYOG）等與肌細(xì)胞分化、成熟相關(guān)的基因表達(dá)均有不同程度上調(diào)［32］；肌小管肌病（myotubular myopathy） 以MTM1基因突變?yōu)樘卣?，其椎旁肌則以存在營養(yǎng)不良且中央核相對較大的肌纖維為主要組織病理學(xué)特征。

不過值得注意的是，在某些診斷為青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（AIS）的患者椎旁肌活檢中，常存在神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸的特有病理改變。Luciano等［33］對兩例先前診斷為AIS的患者術(shù)中進(jìn)行椎旁肌病理活檢，發(fā)現(xiàn)其椎旁肌中存在中央核肌?。╟ore myopathy）的病理表現(xiàn)，然而患者唯一的臨床表現(xiàn)為脊柱側(cè)凸，并未出現(xiàn)肢體肌力降低、呼吸肌功能受限等中央核肌病的典型表現(xiàn)。類似地，Wajchenberg［9］、吳士文等［34］也分別在先前診斷為AIS患者的椎旁肌中發(fā)現(xiàn)“中央軸空”的病理改變，以及存在先天性肌纖維類型不均（congenital fiber type disproportion,CFTD）和伴均一1型肌纖維的先天性肌?。╟ongenital neuromuscular dis?ease with uniform type1 fiber,CNMDU1）的病理依據(jù)，但患者并沒有上述神經(jīng)肌肉病的典型臨床表現(xiàn)。另外，筆者也曾報道一例原先診斷為“先天性脊柱側(cè)凸（CS）”的患者，對其椎旁肌活檢發(fā)現(xiàn)，膠原蛋白Ⅵ（COL6）明顯缺失，進(jìn)一步基因檢測提示COL6基因突變，但患者僅有脊柱側(cè)凸表現(xiàn)，明顯不同于Beth?lem和Ullrich肌病，推測椎旁肌的這一病變可能影響了脊柱的早期正常發(fā)育［35］。

4 小結(jié)與展望

不同類型的脊柱側(cè)凸，椎旁肌的病理改變有所差異。青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（AIS）和先天性脊柱側(cè)凸（CS）的椎旁肌病理變化較為相似，但是CS由于病程更長，側(cè)凸更嚴(yán)重，故椎旁肌病理變化更為明顯。雖然目前多數(shù)研究者傾向于認(rèn)為AIS和CS的椎旁肌病理改變均繼發(fā)于脊柱側(cè)凸畸形，但是椎旁肌的局灶性纖維化、以及H19與ADIPOQ在椎旁肌凸凹兩側(cè)的表達(dá)差異卻屬于AIS患者獨有的病理變化，這些研究結(jié)果提示，AIS的椎旁肌病變不全是繼發(fā)改變，也可能是脊柱側(cè)凸的原發(fā)始動因素。

神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)凸的椎旁肌病理變化屬于肌肉原發(fā)性病變，不同類型的神經(jīng)肌肉病常有各自典型的椎旁肌病理表現(xiàn)。然而，目前臨床上存在某些不典型的神經(jīng)肌肉病，僅表現(xiàn)為脊柱側(cè)凸，無外周神經(jīng)肌肉癥狀。上述臨床資料提示，在目前診斷的AIS和CS患者中，可能存在一些特殊的神經(jīng)肌肉病亞型，其病變僅累及椎旁肌肉，椎旁肌活檢表現(xiàn)出與神經(jīng)肌肉型側(cè)凸相似的病理改變，使其對脊柱的牽拉喪失平衡從而造成側(cè)凸。而該病變不累及外周肌群，故沒有類似于此類神經(jīng)肌肉病那樣顯著的四肢肌無力表現(xiàn)。這類患者的存在一方面為AIS的病因?qū)W研究提供了不同的視角，另一方面，從精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展角度看，可將這類患者從AIS診斷中單獨分類研究，以便能更好地制定有針對性的治療策略，如通過靶向逆轉(zhuǎn)椎旁肌病變對這類患者實行非手術(shù)治療。當(dāng)前，已有研究證實了椎旁肌在脊柱側(cè)凸治療方面的價值。Wong等［36］發(fā)現(xiàn)麻痹椎旁肌對脊柱側(cè)凸有明顯的矯正作用；隨著基于干細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，位置相對較淺的椎旁肌也可能成為未來干細(xì)胞治療AIS的理想靶點，通過對病變的椎旁肌進(jìn)行改造重塑，或可部分逆轉(zhuǎn)側(cè)凸曲線［37］。

此外，對于某些比較隱匿的先天性神經(jīng)肌肉疾病，臨床上容易誤診,從而導(dǎo)致在畸形矯正術(shù)中忽略真正的原發(fā)病，如對于中央軸空?。–CD）伴脊柱側(cè)凸患者，在手術(shù)麻醉過程中可能存在惡性高熱風(fēng)險［38］。因此，無論何種類型的脊柱側(cè)凸，椎旁肌活檢病理檢查對于明確診斷、探尋病因、或是管理患者都具有重要意義。不過，患者的椎旁肌通常存在不同程度的萎縮，如何保證取材和病理切片、制片的質(zhì)量；病理結(jié)果的判定，如何減少假陽性或者假陰性的發(fā)生；對其他正常肌肉活檢以作為對照的倫理審核等諸多方面的問題，在后續(xù)開展相關(guān)研究時，也需要考慮和重視。