【背景】成人退变性脊柱侧凸(adult degenerative scoliosis,ADS)是指既往无脊柱侧凸的病史,骨骼成熟后出现的脊柱侧凸,脊柱冠状面Cobb角>10°。常见于50岁以上的中老年人,累及腰椎或者胸腰段脊柱。患者椎间盘和关节突关节退变呈不对称性。这会导致脊柱节段负荷的不对称,而脊柱负荷的不对称反过来会导致脊柱出现不对称畸形。这样就形成了恶性循环。由于目前对该病的发病原因及进展因素认识不清,尚无法有效预防疾病发生和进展。因此,深入研究该疾病发生、发展的机制显得尤为重要,能够为疾病的早期防治奠定理论基础。研究表明,遗传易感性的差异可能是导致ADS发生和发展的原因。因此,一些受到基因多态性调控且能够影响退变过程的代谢通路应是脊柱侧凸病因学机制研究的突破口,其中Mn SOD-ROS-MMPs通路在退变性疾病研究中的作用已被研究证实,然而此通路在ADS中的作用未见文献报道。同时比较公认的是,椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)是退变性脊柱疾病的始发因素,包括ADS。IDD的发病机制至今不明。近年来一系列研究认为遗传因素在IDD过程中可能发挥了较大作用。Mn SOD参与很多退变性疾病的发病过程,其基因启动子调节区存在SNP,然而该SNP在IDD中的作用未见报道。ADS患者一旦确诊,就需要脊柱外科医师给予影像学评估,以明确患者的病情、决定进一步治疗方案和估计预后。然而目前对ADS患者的影像学参数的研究较少。影响ADS患者矢状面平衡相关参数的信息,学者们知之甚少。然而这些参数与患者的症状和健康状况相关,并且可以用来指导治疗策略、制定手术计划。因此,探索矢状面平衡与ADS患者冠状面和矢状面影像学参数之间的关系显得至关重要。通常这些参数的获得都需要站立位拍片。但ADS患者大多为老年人,有相当一部分患者因其他合并疾病,站立困难甚至无法站立。如果ADS患者可以以仰卧位X线片代替站立位X线片,就会给临床检查带来很大方便,ADS患者仰卧位与站立位Cobb角的关系目前还未见报道。【目的】1、通过检测ADS患者顶椎及下端椎凹、凸侧关节囊中核因子E2相关因子2(NRF2)、超氧化物歧化酶2(SOD2或Mn SOD)、基质金属蛋白酶1(MMP1)、基质金属蛋白酶2(MMP2)、基质金属蛋白酶9(MMP9)的表达水平特点,并与腰椎管狭窄症(lumbar spinal stenosis,LSS)患者对应位置各因子的表达比较,以明确ADS的发病是否与实验中的各因子表达相关。2、通过检测腰椎间盘退变(lumbar disc degeneration,LDD)患者和非LDD受试者的Mn SOD单核苷酸多态性(SNP),探讨Mn SOD基因SNP与LDD的关系。3、总结和描述ADS患者的影像学参数,并且探讨矢状面平衡和失衡的ADS患者中有显著差异的影像学参数,为ADS的影像学研究及疗效的评估提供可靠的参考。4、研究ADS患者站立位与仰卧位X线平片Cobb角之间的差别及相互关系,以简化ADS患者在诊断及随访中的检查过程。【方法】1、ADS患者关节囊中NRF2、SOD2、MMP1、MMP2和MMP9的表达研究30例ADS患者作为实验组,30例腰椎管狭窄症(lumbar spinal stenosis,LSS)患者作为对照组。取ADS患者的顶椎凸凹侧的下关节突关节囊、下端椎凹凸侧的关节突关节囊,同时取LSS患者的腰椎相应的关节囊,进行rt PCR定量分析,明确NRF2、SOD2、MMP1、MMP2和MMP9基因在各个位点的表达的情况,并分析比较病例组内各个位置的表达情况和病例组与对照组相同位置表达情况。2、Mn SOD基因SNP与LDD的相关性研究采用病例-对照研究方法,60例中国汉族LDD患者与60例中国汉族非LDD患者,提取外周血中的基因组DNA,对Mn SOD启动子调节区进行扩增并测序,观察其SNP与LDD的相关性。3、ADS患者影像学参数特征及其与矢状面平衡的关系分析回顾既往就诊的ADS患者的医疗记录。包括年龄、性别、冠状面Cobb角、顶椎椎体/椎间盘的位置、弯曲的方向、顶椎的旋转度、弯曲节段、胸椎后凸(TK)、腰椎前凸(LL)、胸腰椎后凸(TL)、骶骨角(SS)、骨盆倾斜角(PT)、骨盆入射角(PI)、矢状面垂直轴(SVA)和PI-LL。并根据患者矢状面平衡情况将患者分为2组:A组(失平衡,SVA>5cm)和B组(平衡组,SVA≤5cm)。在2组间进行人口学和放射学参数的比较。4、ADS患者站立位与仰卧位X线片之间Cobb角关系的研究前瞻性收集ADS患者的医学记录资料和放射学信息。患者同一时间摄站立位和仰卧位脊柱后前位X线片,记录侧凸冠状位顶椎、端椎的位置信息,测量患者的Cobb角和顶椎旋转度。应用相关性和线性回归分析检测站立位和仰卧位X线平片的Cobb角和顶椎旋转的相关关系。【结果】1、ADS患者自身比较:顶椎凹侧下关节突中NRF2、SOD2的表达显著低于凸侧,MMP1、MMP2的表达恰恰相反,凹侧显著高于凸侧,而MMP9的表达凹凸两侧的差别无显著性;下端椎凹凸双侧各因子的表达差异无显著性。LSS患者自身比较:各因子在不同位置的表达差异均无显著性。ADS患者和LSS患者顶椎间比较:ADS患者凹侧下关节突中NRF2、SOD2的表达显著低于LSS患者相对应的位置,而同样位置MMP1、MMP2、MMP9的表达ADS患者显著高于LSS患者,其中MMP9的差别相对较小;ADS患者凸侧下关节突中NRF2的表达与LSS患者无明显差异,SOD2的表达高于LSS患者,而同样位置MMP1、MMP2、MMP9的表达ADS患者显著高于LSS患者,其中MMP9的差别相对较小。ADS患者和LSS患者下端椎间比较:MMP1在ADS患者中的表达高于在LSS患者中的表达,其余各因子在下端椎凹凸侧的表达均无显著差异。2、Mn SOD启动子区域存在SNP,为C/G突变,此位点为rs5746082。该基因的SNP分布在LDD组和对照组显著不同(P=0.001);其SNP分布与腰椎间盘退变严重程度和退变节段数量相关(P=0.033和P=0.019),但与退变节段位置无明显相关性(P>0.05)。3、该研究共纳入99例患者。其中,A组33例,B组66例;女性83例,男性16例;性别比为女:男=5:1。患者年龄的中位数为67岁(范围:41-92岁);冠状位Cobb角中位数为23°(范围:10-75°);侧凸长度中位数为5个椎体(范围:3-7个)。顶椎最常见的位置在L2-L3(81%),顶椎椎体旋转程度的中位数为2°(范围:1-3°)。我们的研究同时显示冠状面Cobb角和侧凸节段有显著相关性(r=0.23,P<0.005),同时冠状面Cobb角和顶椎旋转也显著相关(r=0.53,P<0.005)。至于矢状面平衡,矢状面失衡组和平衡组之间年龄、LL、PT、冠状面Cobb角、顶椎旋转度和PI-LL差异均有显著性(所有的P<0.05);然而,2组之间性别、TK、TL、SS和PI无显著性差异。4、共有94位ADS患者符合纳入标准,男性14例(15%),女性80例(85%),年龄41-92岁,平均67岁。平均仰卧位X线平片的Cobb角为21±10°,而平均站立位X线平片Cobb角为26±12°,差异有统计学意义(P<0.01)。仰卧位和站立位的顶椎旋转度分别为1.8±0.7和1.9±0.7,差异有统计学意义(P<0.05)。相关分析显示仰卧位和站立位X线平片之间的Cobb角强相关(r=0.92,P<0.01)。顶椎旋转度的相关系数为r=0.81(P<0.01)。由仰卧位预测站立位Cobb角的公式为:站立位Cobb角=1.15×仰卧位Cobb角+1.53(R2=0.838)。仰卧位Cobb角+5°约等于站立位Cobb角(P=0.413)。【结论】1、ADS患者顶椎凹凸侧关节突退变程度不一致,凹侧退变重于凸侧。NRF2、SOD2、MMP1、MMP2在ADS患者顶椎凹凸侧的表达存在显著的差异。ADS患者这种凹凸侧表达的差异考虑为脊柱侧凸畸形引起凹、凸侧应力不同所导致;也可能为这种表达的差异引起凹凸侧关节突退变程度不同,从而引起脊柱双侧应力改变,最终导致脊柱侧凸畸形的产生。2、在中国汉族人群中,rs5746082位点的等位基因分布频率在LDD患者和非LDD人群显著不同。其SNP分布与腰椎间盘退变严重程度和退变节段数量相关,但与退变节段位置无明显相关性。Mn SOD基因的SNP可能是腰椎间盘退变的危险因素。3、该研究发现ADS患者的冠状面Cobb角与侧凸节段和顶椎旋转度有较弱的相关性,但是该相关性有统计学意义。还有,矢状面平衡和失衡的ADS患者在年龄、冠状面Cobb角、LL、PT、和PI-LL方面均显著不同。4、ADS患者脊柱的仰卧后前位X线片能够提供站立位侧凸冠状位相似的信息。如Cobb角、顶椎旋转度在仰卧位和站立位X线片上高度相关。就冠状位指标而言,仰卧位X线Cobb角能预测站立位X线Cobb角,仰卧位片可代替正位片。