腫瘤壞死因子α和白介素1β在突出椎間盤組織中的表達(dá)及意義

董錫亮，趙宏斌，楊燕瓊，楊子斌，呂 喬，阮安培

腰椎間盤突出癥(LDH)是椎間盤退行性病變之一，主要表現(xiàn)為腰腿疼痛，是骨科臨床工作中的常見病和多發(fā)病，給患者的生活帶來了極大的不便和痛苦。目前本病尚無有效的治療方法，并且對于椎間盤退行性病變引起LDH的確切病因和機制尚不完全清楚[1]。隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者從不同的角度和領(lǐng)域采用不同的研究方法(主要有分子生物學(xué)技術(shù)、標(biāo)記免疫學(xué)技術(shù)、基因信息學(xué)技術(shù)等)對其進行研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子與椎間盤退變性病變(退變)存在一定的聯(lián)系，特別是腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白介素1β(IL-1β)在椎間盤退變中的作用越來越受到重視[2-3]。為此，本研究通過對不同病變程度的LDH患者椎間盤組織中TNF-α和IL-1β的水平測定，進一步探討炎性細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β在椎間盤退變中的重要作用，為臨床上對LDH的防治開辟新途徑提供相關(guān)的實驗依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2007年1月—2012年1月在本院進行手術(shù)治療的91例LDH患者的椎間盤組織作為研究組，其中男56例，女35例；平均年齡為(43.1±12.4)歲；平均病程為(14.6±8.4)個月?；颊呔?jīng)X線攝片、CT檢查及磁共振檢查確診。椎間盤突出部位：L3/L48例，L4/L547例，L5/S136例；LDH類型(嚴(yán)重程度)：膨出型38例，突出型32例，脫垂游離型21例，并依此對研究組患者進行亞組分析。另選取同期在本院經(jīng)手術(shù)治療的42例腰椎外傷患者的正常腰椎間盤組織作為對照組，患者無腰椎疼痛及腰椎手術(shù)相關(guān)病史，且經(jīng)實驗室檢查和影像學(xué)檢查確診；其中男28例，女14例；平均年齡為(42.9±13.1)歲。兩組患者的性別構(gòu)成及年齡間有均衡性。本研究標(biāo)本切取均由同一臨床小組醫(yī)生完成并且經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會同意。

1.2 方法 用0.9%的無菌氯化鈉溶液反復(fù)沖洗并保存術(shù)中獲取的新鮮椎間盤組織標(biāo)本。椎間盤組織稱重并采用超聲粉碎，使用磷酸鹽緩沖液(PBS)進行溶解制成勻漿，取離心后的上清液，采用酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)法測定其TNF-α、IL-1β水平。具體操作過程嚴(yán)格按照試劑盒說明書進行，TNF-α、IL-1β的ELISA試劑盒均購于美國Amresco公司。

2 結(jié)果

2.1 兩組椎間盤組織中TNF-α和IL-1β水平比較 研究組椎間盤組織中TNF-α和IL-1β水平分別為(20.2±14.8)ng/L和(11.8±6.2)ng/L，對照組分別為(6.5±2.2)ng/L和(3.2±1.8)ng/L，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t值分別為-8.559和-12.175；P=0.000，見圖1)。

2.2 研究組各亞組與對照組椎間盤組織中TNF-α和IL-1β水平比較 對照組、膨出型亞組、突出型亞組、脫垂游離型亞組椎間盤組織中TNF-α、IL-1β水平比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；其中3個亞組的椎間盤組織中TNF-α、IL-1β水平均高于對照組，脫垂游離型亞組又高于膨出型亞組、突出型亞組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，見表1、圖2)。

注：TNF-α=腫瘤壞死因子α，IL-1β=白介素1β

圖1 研究組與對照組椎間盤組織中TNF-α和IL-1β水平比較

Figure1 Comparison of the expression levels of TNF-α和IL-1β in disc tissue between the experiment group and the control group

Table1 Comparison of the expression levels of TNF-α和IL-1β in disc tissue among the three subgroups and the control group

組別例數(shù)TNF-αIL-1β對照組42 6.5±2.2 3.2±1.8 膨出型亞組3815.0±8.2*△ 7.3±4.1*△ 突出型亞組3219.5±9.8*△ 9.8±6.2*△ 脫垂游離型亞組2126.0±12.8* 13.9±7.6* F值29.92025.020P值 0.000 0.000

注：與對照組比較，*P<0.01；與脫垂游離型亞組比較，△P<0.01；TNF-α=腫瘤壞死因子α,IL-1β=白介素1β

圖2 研究組各亞組與對照組椎間盤組織中TNF-α和IL-1β水平比較

Figure2 Comparison of the expression levels of TNF-α和IL-1β in disc tissue among the three subgroups and the control group

3 討論

流行病學(xué)調(diào)查顯示，40%的腰腿疼痛是由于椎間盤退變引起的LDH，其產(chǎn)生退變的病理機制尚不十分清楚[4]。目前對其機制的相關(guān)研究主要在對椎間盤的生物力學(xué)、自身免疫、營養(yǎng)障礙等因素的具體分析。然而在臨床工作中，一些患者雖無明顯的LDH影像學(xué)表現(xiàn)，但患者下腰痛強烈，經(jīng)手術(shù)治療時發(fā)現(xiàn)神經(jīng)根周圍有炎癥表現(xiàn)，且經(jīng)相關(guān)抗炎藥物治療后患者疼痛部分減輕，可見炎性反應(yīng)在椎間盤退變引起的LDH中發(fā)揮著重要的作用[5-6]。近年來，隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展和實驗技術(shù)的不斷完善，對細(xì)胞因子的研究不斷深入，炎性細(xì)胞因子在椎間盤退變中的作用越來越受到重視。有研究報道，TNF-α和IL-1β作為重要的炎性遞質(zhì)，在椎間盤退變中起著重要的作用，然而具體作用機制和關(guān)系仍不清楚，仍需進一步研究TNF-α和IL-1β在人類突出腰椎間盤組織中的表達(dá)情況及其意義。

本研究結(jié)果顯示，LHD患者退變的椎間盤組織中TNF-α、IL-1β水平均高于對照組患者。TNF-α和IL-1β在椎間盤退變中均能夠?qū)ψ甸g盤基質(zhì)的代謝產(chǎn)生作用，從而使得椎間盤內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，相關(guān)代謝產(chǎn)物累積，促進炎性反應(yīng)進一步發(fā)展，毛細(xì)血管通透性增加，進而使椎間盤發(fā)生退變，導(dǎo)致下腰痛[6-7]。突出腰椎間盤組織中的成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞可分泌IL-1β，促使單核巨噬細(xì)胞活化，進一步釋放炎性遞質(zhì)，從而促使椎間盤發(fā)生退變。TNF-α同樣可以活化和趨化中性粒細(xì)胞(PMN)和單核巨噬細(xì)胞，并釋放相關(guān)炎性遞質(zhì)。且TNF-α可以與IL-1β共同作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，促使其釋放其他炎性遞質(zhì)，引發(fā)局部炎性反應(yīng)。此外，TNF-α和IL-1β均可以通過基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)促進椎間盤中蛋白聚糖減少，從而使得軟骨基質(zhì)遭到破壞，進而導(dǎo)致椎間盤的退變加重。本研究發(fā)現(xiàn)腰椎間盤突出嚴(yán)重患者即脫垂游離型LDH患者，其椎間盤組織中TNF-α和IL-1β水平均高于病情較輕者，如膨出型、突出型LDH[8-9]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α和IL-1β高水平表達(dá)，椎間盤細(xì)胞退變速度加快，主要考慮退變的椎間盤細(xì)胞內(nèi)環(huán)境和基質(zhì)理化因素發(fā)生改變，從而產(chǎn)生影響細(xì)胞物質(zhì)代謝的MMPs和各種細(xì)胞因子，進而破壞椎間盤組織，使其發(fā)生退變、突出；同時，突出的椎間盤組織反過來可刺激機體發(fā)生炎性反應(yīng)，釋放各種炎性細(xì)胞因子，從而使得椎間盤退變、突出進一步加重[10-11]。另有研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α可引發(fā)一系列的神經(jīng)病理和電生理變化，引發(fā)后角神經(jīng)元的興奮和沃勒變性，從而引發(fā)頑固性疼痛；且IL-1β作為一種強有力的致痛物質(zhì)，可以對神經(jīng)根直接刺激或增強緩激肽的敏感性，進一步加劇下腰部疼痛[12-13]。

總之，TNF-α和IL-1β在退變椎間盤組織中高表達(dá)，且與椎間盤退變程度存在一定關(guān)系。故從細(xì)胞因子的角度對椎間盤退變機制進行探索，有助于了解椎間盤退變的病理生理機制，從而為腰椎間盤退變、突出的診治提供新的理論和實驗依據(jù)。

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