目的:腰痛是影响生活质量的全球健康问题,给社会带来了巨大的经济负担,腰椎间盘突出症是腰痛的重要原因。在中国,腰椎间盘突出症的发病率为4.26%,其中男性占1.9%至7.6%,女性占2.2%至5.0%。既往研究表明,II型胶原蛋白和蛋白多糖是椎间盘髓核细胞外基质最主要的成份,这两种蛋白质含量降低是椎间盘退变的主要特征。拉曼光谱是一种以光的弹性散射为原理的新兴分析检测技术,因其具有无标记、非破坏性和实时检测等优势,现已广泛用于医学和生命科学领域。拉曼光谱不仅可以检测生物样本中的蛋白质、脂质、DNA和其他生物大分子的结构和组成,还可以在微观水平提供丰富的分子信息。本研究的目的是运用拉曼光谱检测不同退变程度腰椎间盘突出症患者髓核细胞外基质生化成分含量以及微观结构的改变,这可能有助于腰椎间盘退变机制的进一步研究。方法:根据纳入排除标准,本研究从2015年11月到2018年6月共纳入29名经手术治疗腰椎间盘突出症患者的30个髓核样本。所有髓核样本术中摘除后液氮快速冷冻,随后-80℃保存。生理盐水将样本表面体液冲洗干净,OCT包埋。以30μm厚度冰冻切片,-20℃储存以备测试。实验分为两部分:实验一:所有腰椎核磁图像（L1/L2-L5/S1）均通过Siemens Magnetom Trio 3.0 T超导MR扫描仪获得。通过Siemens后处理软件测量腰椎间盘髓核T2WI信号强度值。按照Pfirrmann分级在腰椎MRI T2加权项下对椎间盘进行退变分级。本研究将PfirrmannⅠ、Ⅱ级定义为非退变组,而Ⅲ级、Ⅳ级,Ⅴ级定义为退变组。实验二:髓核组织冰冻切片在室温下进行激光显微拉曼测试（Thermo Scientific DXR Raman Microscope）。将拉曼图谱数据在OMINIC软件中进行图像处理及数据分析,进一步分析髓核中蛋白多糖和胶原蛋白含量及结构变化。结果:实验一:1.本研究共纳入29名患者的30个髓核样本,其中男性患者16例,平均年龄47.5±15.53岁,年龄范围21-75岁;女性患者13例,平均年龄50.4±15.4岁,年龄范围18-67岁。其中PfirrmanⅡ级5例,Ⅲ级9例,Ⅳ级9例,Ⅴ级7例,本研究无PfirrmannⅠ级样本。2.髓核T2信号强度值与Pfirrmann分级相关性分析显示随着椎间盘退变程度增加,髓核T2信号强度值降低（r=-0.789,P<0.000）,退变组髓核T2信号强度值较非退变组显著降低（P<0.001）。实验二:1.随着椎间盘退变程度加重,退变组髓核细胞外基质中蛋白多糖相对含量(I₁₀₆₄/I₁₀₀₄)明显低于非退变组（P<0.01）,髓核细胞外基质中蛋白多糖相对含量与Pfirrmann分级呈负相关（r=-0.703,P<0.000）。2.髓核组织中酰胺-Ⅲ含量随椎间盘退变等级加重而增加（r=0.556,P<0.001）,并在PfirrmannⅣ级达到最大值。髓核组织中酰胺-Ⅰ含量随椎间盘退变等级加重而增加（r=0.707,P<0.000）,并在PfirrmannⅣ级达到最大值。3.随着Pfirrmann分级增加,退变组髓核细胞外基质胶原化程度（酰胺-III/蛋白多糖）高于非退变组（P<0.05）。而髓核细胞外基质胶原化程度（酰胺-I/蛋白多糖）在Ⅳ级和Ⅴ级均明显高于Ⅱ级（P<0.001）。4.随着椎间盘退变等级加重,酰胺-Ⅲ胶原质量参数(I₁₂₄₅/I₁₂₇₀)在退变组和非退变组之间无统计学差异（P>0.05）;而在酰胺-Ⅰ胶原质量参数(I₁₆₇₀/I₁₆₄₀)中,胶原质量参数在退变组Ⅲ级和Ⅴ级均较非退变组级升高（P<0.05）。结论:1.随着椎间盘退变程度增加,髓核T2信号强度值降低,髓核T2信号强度值与Pfirrmann分级呈负相关。2.拉曼光谱仪可以在微观水平表征髓核细胞外基质中蛋白多糖和胶原蛋白含量及结构的变化。3.与非退变组相比,髓核细胞外基质蛋白多糖相对含量(I₁₀₆₄/I₁₀₀₄)在退变组中明显降低,而胶原蛋白含量明显增加,髓核细胞外基质胶原化程度增加。4.髓核胶原蛋白质量参数(I₁₆₇₀/I₁₆₄₀)升高提示髓核中胶原蛋白蛋白质二级结构紊乱,这可能是髓核结构异常的证据。