蛋白多糖是椎間盤的主要大分子結(jié)構(gòu)，是由許多共價鍵連接于核心蛋白的糖胺多糖所組成的大分子家族，在維持髓核和纖維環(huán)的功能方面發(fā)揮重要作用。水分是椎間盤的主要組成成分，維持其機械特性。髓核由蛋白多糖－水的復(fù)合體構(gòu)成，蛋白多糖具有高滲透壓，依靠側(cè)鏈維持和調(diào)節(jié)髓核中的水分。關(guān)于髓核化學(xué)溶解療法的作用機制，Hirsch（1959年）曾提出設(shè)想：用酶溶解病變的椎間盤，加速椎間盤退變，待完全變性時疼痛消除，椎間盤再通過增生纖維化達到穩(wěn)定?，F(xiàn)在認為髓核溶解對椎間盤突出的治療有降低椎間盤內(nèi)壓、抗炎作用、免疫效應(yīng)等多種學(xué)說，但大多傾向于降低椎間盤內(nèi)壓的觀點。減壓觀點認為木瓜凝乳蛋白酶特異性作用于基質(zhì)的蛋白多糖，使其降解后降低椎間盤的水化能力和滲透壓，髓核脫水萎縮，椎間盤內(nèi)壓減小，達到改善或解除神經(jīng)壓迫的目的。木瓜凝乳蛋白酶主要作用于髓核部位，但同時對纖維環(huán)甚至軟骨終板也有一定程度的溶解作用。動物觀察，注射后2周內(nèi)髓核和纖維環(huán)內(nèi)層TB染色、Safranin－O染色均消失，細胞大量減少，組織趨向壞死狀態(tài)，椎間隙狹窄，同時軟骨終板也發(fā)生溶解變化；4周后椎間盤開始緩慢再生；12周見髓核和纖維環(huán)內(nèi)層纖維走行紊亂；至52周時，髓核基質(zhì)纖維化，逐漸被纖維軟骨組織置換，與退變改變相似，但不能恢復(fù)到注射前那樣的結(jié)構(gòu)。

同樣是減壓原理，膠原酶的作用底物不同，其溶解Ⅰ、Ⅱ型膠原纖維，破壞蛋白多糖依附的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，影響蛋白多糖的親水性能導(dǎo)致水分丟失，同時激活髓核內(nèi)源性酶，分解蛋白多糖，兩種作用均造成椎間盤內(nèi)壓力降低。從狗實驗的X線檢查對比，注射后2周木瓜酶和膠原酶都引起椎間隙狹窄，但木瓜酶組約從24周起開始恢復(fù)，至52周時約能恢復(fù)到注射前的80%，而在膠原酶組，由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，椎間隙狹窄基本不恢復(fù)。

膠原酶椎間盤內(nèi)注射可引起比木瓜凝乳蛋白酶更嚴重的腰痛反應(yīng)，因此朱克聞等改為硬膜外注射的方法，雖然目前國內(nèi)已大多采取這種注射方法，但對其作用仍有不少質(zhì)疑。關(guān)于硬膜外注射的作用機制目前是這樣認為：①硬膜外注射主要溶解椎間盤突出組織，發(fā)揮直接減壓作用。椎間盤突出時脫出髓核中蛋白多糖的含量減至正常時的50%，與此相反，膠原明顯增加，約占纖維環(huán)干重的80%，髓核的52%，表明直接擠壓神經(jīng)產(chǎn)生癥狀的是膠原組織。如上所述，膠原酶的作用底物是膠原纖維，硬膜外注射的位置與神經(jīng)受壓是同一個部位，膠原酶可以直接作用于壓迫神經(jīng)的椎間盤突出物，從外層開始溶解纖維環(huán)或脫出髓核的膠原組織，使突出物軟化、縮小或吸收，減少或解除對神經(jīng)的擠壓。②硬膜外注射也有與椎間盤內(nèi)注射相同的間接減壓作用。椎間盤內(nèi)注射時，約1／4發(fā)生酶液從椎間盤內(nèi)流出進入硬膜外腔，同樣，鑒于椎間盤的水化功能，尤其在纖維環(huán)或后縱韌帶明顯破裂時，部分酶液也可滲入到椎間盤內(nèi)，并激活內(nèi)源性膠原酶，在椎間盤內(nèi)發(fā)揮溶解作用。③硬膜外酶作用的可行性和安全性。硬膜外腔是潛在性腔隙，液體不易流散，加上注射后數(shù)小時側(cè)臥固定體位，可使酶液聚集局部發(fā)揮作用。硬脊膜受細胞層保護，對酶接觸不敏感，神經(jīng)根對此也無功能影響。④臨床和病理證實硬膜外注射的有效性。對29例臨床注射無效或復(fù)發(fā)，然后改做手術(shù)治療的病例進行了觀察，術(shù)中所見16例椎間盤內(nèi)呈空虛狀，髓核組織殘存平均少于1g；8例椎間盤組織松軟，與硬膜囊和神經(jīng)根松散接觸，未有擠壓；但75．9%（22／29）的病例在注射局部有瘢痕增生，神經(jīng)粘連。將椎間盤取出，分部位光鏡下對照比較，HE染色下見對照組椎間盤呈退行性變化，少數(shù)細胞變性，基質(zhì)均勻，間隔清晰，膠原纖維平行排列，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存在。注射治療組中，在纖維環(huán)的外層即膠原酶注射處可見細胞核模糊或消失，細胞溶解呈空泡狀，細胞數(shù)減少，網(wǎng)狀間隔不清，膠原纖維排列散亂，斷裂扭曲成團。隨著偏離注射處，纖維環(huán)內(nèi)層膠原纖維斷裂減少，細胞變性趨緩。髓核也有類似結(jié)構(gòu)改變，但較輕微。在治療組近注射部位，PAS染色下細胞胞質(zhì)內(nèi)玫瑰紅色顆粒及AB染色下酸性黏液的含量均較對照組少，提示注射后局部細胞功能和再生能力下降（圖22－2）。

圖22－2 椎間盤分部位鏡下觀
A．纖維環(huán)中部分膠原纖維輕微退變，染色不均勻，部分細胞核消失（HE×100）；B．髓核內(nèi)細胞散在，少量細胞退變，基質(zhì)染色均勻呈淺藍色，膠原清晰，染色深藍。（HE×100）；C．在注射區(qū)的大部分陷窩內(nèi)細胞消失或成空泡狀，也有少量細胞再生，膠原纖維節(jié)段性斷裂形成團塊；（HE×100）；D．膠原酶注射后28～33個月，鄰近注射區(qū)的髓核部位，膠原扭轉(zhuǎn)成不規(guī)則團塊，部分退變。（AB×100）

椎間盤的軟骨基質(zhì)內(nèi)膠原和蛋白多糖緊密結(jié)合，其間含有多量的水分，軟骨溶解酶選擇性分解蛋白多糖的肽鏈部分，造成基質(zhì)正常結(jié)構(gòu)的破損，降低椎間盤的蓄水能，減小椎間盤內(nèi)壓，改善或解除神經(jīng)壓迫。軟骨溶解酶引起髓核溶解的演變比較平穩(wěn)，其與木瓜凝乳蛋白酶作用差異如下：①在注射后早期，木瓜凝乳蛋白酶使整個髓核幾乎完全處于壞死狀態(tài)，而軟骨溶解酶主要分解髓核的基質(zhì)，作用后僅部分髓核細胞發(fā)生變性；②在早期軟骨終板也受木瓜凝乳蛋白酶作用影響，形態(tài)發(fā)生改變，軟骨溶解酶不造成類似變化；③比較酶溶解后蛋白多糖的變化，木瓜凝乳蛋白酶注射后12周，蛋白多糖含量約恢復(fù)到注射前的50%，軟骨溶解酶使用后基本恢復(fù)到正常；④酶作用結(jié)果，木瓜凝乳蛋白酶使髓核變成少量軟骨細胞疏散分布的瘢痕樣組織，軟骨溶解酶注射后則通過修復(fù)、再生，髓核基本恢復(fù)成原有的結(jié)構(gòu)（表22－1，表22－2）。

表22－1 軟骨溶解酶和木瓜凝乳蛋白酶對兔髓核作用的比較（光鏡）

表22－2 3種酶的比較