年龄因素对蛋白多糖的影响

椎间盘中的蛋白多糖（PG）并不是单一的一种类型，而是有多种蛋白多糖共同形成的一个家族。蛋白多糖在维持椎间盘髓核和纤维环的功能方面发挥着重要的作用。椎间盘中蛋白多糖产生固定的电荷密度，对水及Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋等正离子产生较大的亲和力，以维持椎间盘中的水分。此外，蛋白多糖与透明质酸以非共价结合形成聚合体，对保持椎间盘的弹性及膨胀性起十分重要作用。随着年龄的增长，水分逐渐减少，蛋白多糖的含量减少，蛋白多糖的聚合体减少，胶原纤维物理特性减弱，影响了椎间盘生理功能的发挥。国内外的研究发现，随着年龄的增长，椎间盘中蛋白多糖的含量明显下降，髓核区蛋白多糖的下降大于纤维环。硫酸软骨素的含量逐渐下降，而椎间盘中硫酸角质素的含量在5～70岁无明显变化。核心蛋白的氨基酸构成成分本身没有明显的变化，但随着年龄的增长，核心蛋白链的长短会变短，其G3区从核心蛋白的羧基末端消失，核心蛋白中丝氨酸和甘氨酸含量下降，精氨酸含量增加。核心蛋白的含量下降，与透明质酸结合的能力下降，从而导致蛋白多糖的聚合能力下降。电镜研究还发现，随着年龄的增长，髓核中蛋白多糖单体上的硫酸软骨素丰富区的长度变短，聚合体长度的易变性增加，聚合体上硫酸软骨素的密度增大，每个聚合体上单体的数量减少。在整个椎间盘中，蛋白多糖聚合体减少，以髓核处最明显，且主要集中在细胞的周围。这种蛋白多糖随年龄的变化，可能是由于连接蛋白功能的变化或者降解单体的增多或对新合成单体聚合的抑制而造成的。

利用带荧光素的核心蛋白作透明质酸的特异性荧光探针，观察蛋白多糖聚合体的分布状况。结果表明：胎儿、成年人蛋白多糖的分布不同。随着年龄增长，蛋白多糖的聚合体比例下降，从纤维环外层到内层直到髓核，蛋白多糖的聚合体逐渐减少。胎儿蛋白多糖聚合体极其稳定，儿童的蛋白多糖聚合体只有少数降解，而成人蛋白多糖聚合体几乎都发生了降解，其稳定性较差。随着年龄的增长，蛋白多糖总含量下降，硫酸角质素/硫酸软骨素比值升高。尽管透明质酸含量大于最大聚合需要的量，但蛋白多糖的聚合能力下降。因此，对椎间盘的功能影响较大。

椎间盘不同部位的蛋白多糖的含量、聚合体的大小、聚合的比率是不一样的。利用荧光标记的核心蛋白对蛋白多糖聚合体的研究发现，胎儿椎间盘中，蛋白多糖聚合体主要分布在细胞的表面，间质中蛋白多糖聚合体相对较少。不同节段腰椎间盘之间蛋白多糖聚合体的分布上没有明显的不同。成人椎间盘组织中细胞成分明显减少。髓核蛋白多糖聚合体主要分布在细胞间质中，但细胞的表面及其周围也存在着蛋白多糖聚合体。细胞间质中蛋白多糖聚合体所呈现的荧光颗粒较胎儿中的小，每视野中的数量也较少。细胞周围间质中的蛋白多糖聚合体较其他部位间质中的明显密集。椎间盘纤维环中的蛋白多糖聚合体主要分布在胶原纤维之间，呈细丝状，走向与胶原纤维排列方向平行。存在于纤维环内的少量成纤维样细胞表面也分布着蛋白多糖聚合体。年轻成人椎间盘与正常老年人的相比含有较多的蛋白多糖聚合体，在髓核中表现得更为明显。利用组织及细胞培养技术，研究了细胞因子白细胞介素－1α（IL－1α）、转化生长因子β1（TGF－β1）对椎间盘组织中蛋白多糖的影响，结果表明白细胞介素－1α可加速椎间盘髓核中蛋白多糖的降解，而且此作用具有剂量及时间依赖性。转化生长因子β1可促进髓核细胞蛋白多糖的表达。Sztrolorics（1997）分析了蛋白多糖末端降解产物——新表位（neoepitope）与年龄变化的关系后认为：纤维环中新表位随年龄的增大而增加；年轻人髓核中的新表位水平较高，随着年龄的增长，新表位降至最低水平，新表位的形成与椎间盘退变过程中基质金属蛋白酶对PG的降解有关。

老化是与年龄有关的生物学改变，表现为组织脆性增加或其他组织物理特性的衰变。与病理过程无明显界限。椎间盘组织承受着躯体的重量，在日常生活中容易劳损。椎间盘仅含少量的血液供应，随着年龄的增长极易因生物化学及其结构改变而退变，甚至导致疾病。软骨板内软骨细胞及基质成分的改变，对椎间盘正常代谢与生理功能常产生较大的影响。

因此，探索年龄因素对椎间盘中蛋白多糖影响的变化规律，有助于寻找预防椎间盘退变的方法，对预防与治疗退变性疾病具有重要意义。