I. 椎間板の変性と病態
腰痛は人間の健康に影響を及ぼす一般的な症状であり.椎間板の変性とその二次的な病変が腰痛の一般的な原因である。 人類が進化し.科学が発展し.生活・労働条件が改善されるにつれて.脊椎疾患はかえって一般的になり.臨床的に注目されるようになった。 したがって.腰椎椎間板ヘルニアを正しく理解するためには.椎間板の変性変化を理解することが重要であり.このため.椎間板変性の病態は.国内外の学者によって広く探求されてきた。 以下では.椎間板変性の病態について詳しく説明します。
現在の研究では.髄核が椎間板の正常な機能を維持するために重要な役割を担っていることが示唆されています。 また.髄核に構造的な損傷がない場合.線維輪の破裂はほとんど起こりません。 髄核が本来の弾性を失うと.椎間板の負荷能力が低下し.軽微な外的要因の存在下で椎間板の構造的損傷が起こる可能性があります。
（a）細胞栄養素の減少
椎間板の細胞およびマトリックス組成の変化は栄養素の変化と密接に関係しており.椎間板内の細胞の生存は.環状線維の外層および椎体の内部血管から椎間板マトリックスに拡散する栄養素に依存する。
栄養素の拡散に影響を与える主な要因は.第一に椎間板の末梢血管の減少.第二に分解されたマトリックス高分子の凝集.第三に椎間板内の水分量の減少である。 細胞栄養のさらなる減少は.第一に.椎間板内の低酸素張力.第二に.乳酸クリアランスの減少.PH値の減少に影響される。 第三に.細胞の代謝と生物学的な対称性の機能の障害。
②生細胞数の減少
加齢.椎間板中心部の栄養状態.PH値の低下により.椎間板の細胞に悪影響を与え.生細胞数の減少が進行する。
(iii) 細胞の老化
通常.栄養の変化がないにもかかわらず.正常に分化した多くの細胞は加齢とともに徐々に老化し.DNA合成の複製能力を失い.それに伴って他の合成機能も低下する。
（4）凝集したプロテオグリカンの消失と濃度の低下
凝集したプロテオグリカンの消失と濃度の低下により.椎間板の保水能力が低下し.コラーゲン量や非コラーゲン性タンパク質の凝集が増加.線維化により硬くなり.高さが正常に維持できなくなり荷重分散能が低下する。
⑤マトリックスタンパク質の変化
椎間板の組織は.加齢とともに徐々に本来の弾力性や強度を失っていく。 弾力性や強度の低下は.エラスチンやプロテオグリカン.特にコラーゲン成分の合成が変化することが原因と考えられる。 また.糖化産物は軟骨細胞などの細胞からサイトカインやプロテアーゼの放出を促し.椎間板の変性を引き起こす可能性もある。
(vi) 分解されたマトリックス高分子の凝集
分解された高分子の凝集は.椎間板の生物機械的特性および栄養素と代謝産物がマトリックスを通して分散する能力を変える可能性がある。 椎間板内の分解産物の増加は.細胞が新しい分子を合成する能力を阻害し.また新しく合成された分子の集合体にも影響を及ぼす可能性がある。 分解産物の凝集は.血液の供給がない椎間板組織で最もよく見られる現象です。
(vii) 母体疲労の低下
通常.椎間板は体重による変形後に正常な形状を取り戻す能力がある。 直立姿勢では.椎間板内の水分が母体から排出され.椎間板の高さが減少することが可能である。 変形が繰り返されると.マトリックスの疲労性劣化につながります。 マトリックスの疲労劣化は.第一に亀裂の形成.第二に椎間板組織の断片化.第三に椎間板の粘液変性によって.椎間板内に現れる。 椎間板内のプロテオグリカン水分が失われると.コラーゲンネットワークへの負荷が増加する。 コラーゲンの変化.水分量の減少.マトリックス分解産物の凝集により.コラーゲンネットワークはより損傷を受けやすくなる。 細胞栄養の減少.生存細胞数の減少.自然なアポトーシス.マトリックス組成の変化はすべて.細胞の修復能力をさらに低下させる。
(viii) 変性椎間板におけるホスホジエステラーゼA2（PLA2）活性の増加
Saalらは.5人の患者から外科的に切除された椎間板ヘルニア組織のPLA2活性を測定し.まずPLA2活性の異常増加を発見し.ディスク組織におけるPLA2化学炎症媒体の存在を示唆.変性ディスクにおける炎症反応を開始する役割をPLA2が果たしているかもしれないと示唆しました。 PLA2が変性した椎間板における炎症反応の開始に関与している可能性が示唆された。
椎間板におけるPLA2の活性化は変性と関連しており.PLA2は老化や変性の結果として椎間板に蓄積し.上記の進行性の生化学的変化の各々が理論的に椎間板におけるPLA2の活性化を促進する可能性がある。
⑨椎間板変性の評価方法
MRIによる定性的評価では.椎間高さの減少.椎間板の膨らみの変化.椎間板信号の減少.Schmorl結節形成.終板異常が認められる。 椎間高さの喪失は.椎間板変性の診断に用いられる最も一般的な臨床画像上の特徴である。 椎間高さの重度の減少は.椎間板変性の一般的な徴候である。
近年.内板変性のModic型分類とその表現がより重視されるようになってきています。
(1)タイプI（水腫期）：T1低信号.T2高信号；進行性の変性過程を示唆する。
（2）タイプII（脂肪浸潤期）：T1.T2ともに高信号.骨髄脂肪の慢性変性過程の安定性を示唆
（3）タイプIII（隣接椎体線維化または石灰化期）：T1.T2ともに低信号.骨端板の軟骨下硬化を示唆する。
変形性変化は.椎間板変性症（DDD）患者の22～50％に認められ.最初の2つのタイプでより一般的である。MRIでは単椎.多椎の病変が見られるが.多くは隣接している。 時には.同じ症例に2種類のモディック変化が一緒に見られることがあり.混合変化と呼ばれています。 これは.その人が退行性病理過程の異なる段階にあることを示し.モディック変化があるタイプから別のタイプに変化しうることを示唆しています。モディック変化は.椎間板の変性に伴い.終板の保護機能が弱くなったり失われた結果.隣接する椎骨海綿骨の浮腫が生じ.脂肪浸潤.線維化.石灰化などの病的変化が生じるものです。