(一)發(fā)病原因
研究脊柱裂病因，有必要搞清楚神經(jīng)胚胎發(fā)育的正常過程，在人類胚胎發(fā)育第16天，脊索上方外胚層增厚形成神經(jīng)板，然后兩側(cè)神經(jīng)板增高形成神經(jīng)褶并向中線靠攏，融合形成神經(jīng)管，神經(jīng)管融合最初出現(xiàn)在第22天，位于第3體節(jié)水平，即未來腦干形成區(qū)域，融合是從視原基部位開始，并自腦干和視原基部位向頭和尾兩個方向發(fā)展，前神經(jīng)管于胚胎發(fā)育第23～26天閉合，若閉合不全則形成顱裂及無腦畸形，而后神經(jīng)管于胚胎發(fā)育第26～30天閉合，若閉合不全則形成脊柱裂。
(二)發(fā)病機制
脊柱裂屬神經(jīng)管畸形(NTD)，NTD是一種多基因遺傳病，其發(fā)病機制是極其復(fù)雜的，是多方面的，許多因素的干擾都會影響發(fā)病過程，根據(jù)動物實驗，臨床觀察和流行病學(xué)研究，認為NTD是遺傳因素和環(huán)境因素(子宮內(nèi)環(huán)境)共同作用的結(jié)果：
1.遺傳因素
在NTD發(fā)病機制研究中，很難把多基因或多因作用與復(fù)雜的環(huán)境因素作用區(qū)別開來，如某些家族可能與共同生活的環(huán)境有關(guān)，這樣，在發(fā)病機制中通常把某些特征歸結(jié)為基因因素作用的結(jié)果，諸如不同地區(qū)和種族人群NTD發(fā)病率的改變，近親婚配NTD發(fā)病率高，NTD家族內(nèi)的復(fù)發(fā)危險度高等。
家系研究表明，有NTD家族史的孕婦，其NTD嬰兒的出生概率比一般人群高，Cater及Evans的研究認為，只要父母一方有過NTD病史，則其后代NTD的發(fā)病率為3%，明顯高于一般人群，有過2次及以上NTD生育經(jīng)歷的母親再生育NTD嬰兒的危險性則提高10%，另外，雙胎中NTD的發(fā)病率比一般人群要高，且單卵雙胎又比雙卵雙胎NTD發(fā)病率高，這些研究結(jié)果均支持遺傳因素對NTD的作用。
有關(guān)NTD的遺傳學(xué)研究結(jié)果不能用孟德爾遺傳法則的單基因突變來解釋，而是有多對基因遺傳的基礎(chǔ)，即微效基因，各微效基因間無隱性或顯性差別，其作用是累積的，效應(yīng)累加和環(huán)境因素作用達到一定閾值即可發(fā)病，因而NTD的發(fā)生是多基因遺傳所致，至于遺傳因素對于NTD發(fā)生有多大作用，則尚未定論。
2.環(huán)境因素
環(huán)境致畸因子在妊娠早期，通常在3個月內(nèi)作用于母體，導(dǎo)致神經(jīng)管發(fā)育過程中出現(xiàn)障礙而發(fā)生畸形，與NTD有關(guān)聯(lián)的常見環(huán)境因素包括母親孕早期葉酸和其他多種維生素缺乏，鋅和其他微量元素缺乏，嚴重妊娠反應(yīng)，病毒感染，服用某些藥物，酗酒，放射線照射，以及接觸某些化學(xué)物質(zhì)等。
研究較多的是母親孕早期葉酸和其他多種維生素(包括維生素A，B1，B2，C，D，E，煙酸等)的缺乏與NTD發(fā)生的關(guān)系，尤其是葉酸與NTD關(guān)系，自20世紀80年代以來已取得突破性進展，現(xiàn)已確定婦女懷孕早期葉酸缺乏是NTD發(fā)生的主要原因，攝入不足，吸收不良，代謝障礙或需要增加等多種原因都可導(dǎo)致葉酸缺乏，致使DNA合成障礙，從而影響細胞分裂與增殖，葉酸是一種水溶性維生素，是胎兒早期神經(jīng)發(fā)育必需的一種營養(yǎng)物質(zhì)，懷孕早期正值胚胎分化，胎盤形成階段，細胞生長，分裂十分旺盛，如果孕婦葉酸缺乏，將影響胎兒神經(jīng)系統(tǒng)雛形-神經(jīng)管的正常發(fā)育，以后則將使顱骨或脊椎骨融合不良，出現(xiàn)NTD，而引起自發(fā)性流產(chǎn)，死胎。
母親孕早期鋅缺乏也是引起胎兒發(fā)生NTD的一種環(huán)境因素，其他微量元素如銅，鈣，硒等的攝入不足也可誘發(fā)NTD，但其確切作用尚不清楚，至于嚴重妊娠反應(yīng)誘發(fā)NTD的原因，可能是因為嚴重嘔吐使水分丟失引起一時性脫水，造成微量元素(如鋅)或維生素(如葉酸)缺乏所致。
病毒學(xué)研究表明，母親孕早期感染巨細胞病毒或A型流感病毒可以引起胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育障礙，可發(fā)生NTD，妊娠早期弓形體感染也可能導(dǎo)致NTD，母親孕早期腹部或盆腔接受射線照射，其胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育往往受到影響，有的發(fā)生NTD。
患有癲癇的孕婦服用丙戊酸，苯巴比妥和苯妥英鈉等抗癲癇藥物，其后代容易發(fā)生NTD，孕早期口服避孕藥，服用某些抗腫瘤藥物如氨甲蝶呤，腺嘌呤(氨基嘌呤)和巰基嘌呤等，以及大量或持續(xù)應(yīng)用可的松或潑尼松龍(強的松龍)，均可以誘發(fā)NTD，其作用機制可能是與干擾葉酸代謝有關(guān)。