臭氧水治療膝骨關(guān)節(jié)炎的臨床療效及對(duì)關(guān)節(jié)液細(xì)胞因子的影響*

黑 光 李劍峰 張 君 莊志剛 董鐵立

（鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院疼痛科，鄭州450014）

骨關(guān)節(jié)炎 (osteoarthritis， OA) 是中老年人的常見病和多發(fā)病，其中膝關(guān)節(jié)受累最為常見。多種細(xì)胞因子在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用，尤以血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子 (vascular endothelial growth factor， VEGF)、白細(xì)胞介素-6 (Interleukin-6， IL-6)、白細(xì)胞介素-1β (Interleukin-1β， IL-1β)和腫瘤壞死因子-α (Tumor necrosis factor-α， TNF-α)最為重要。膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis， KOA) 是以關(guān)節(jié)的疼痛、僵硬腫脹，甚至功能喪失為臨床表現(xiàn)的一種慢性退行性疾病[1]。目前治療方法很多，其中關(guān)節(jié)內(nèi)激素注射在臨床中應(yīng)用最為廣泛，且療效確切，但由于激素的不良反應(yīng)及在糖尿病等疾病中應(yīng)用的限制，迫切需要一種新的治療方法來(lái)替代。近年來(lái)臭氧水因其顯著的抗炎作用被廣泛應(yīng)用于KOA的治療中，關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射臭氧水治療KOA療效顯著[2]，且不具有激素的不良反應(yīng)及應(yīng)用限制，但國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中對(duì)其作用機(jī)制的研究并未完全闡明[3]。故本研究通過(guò)觀察關(guān)節(jié)腔注射臭氧水對(duì)病人關(guān)節(jié)液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α的影響，以評(píng)價(jià)臭氧水關(guān)節(jié)腔注射治療KOA的療效，探討臭氧水治療KOA的作用機(jī)制，為臨床治療提供依據(jù)。

方 法

1.一般資料

選擇我科于2015年12月至2017年5月收治的98例KOA病人，X線示Kellgren&Lawrence分級(jí)0～3級(jí)，其中男性26例，女性72例；年齡50～75歲；病程6～62個(gè)月。采用隨機(jī)表法將符合診斷和納入標(biāo)準(zhǔn)的病人分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，每組49例。兩組間性別、年齡、病程、膝關(guān)節(jié)X線分級(jí)等一般情況差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究已獲得本院醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，并由病人及家屬簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨科學(xué)分會(huì)制訂的《骨性關(guān)節(jié)炎診治指南》中的相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)：①近1個(gè)月大多數(shù)時(shí)間有膝關(guān)節(jié)疼痛；② X 線片示關(guān)節(jié)間隙有變窄、軟骨下見骨硬化和（或）囊性 變、骨贅形成；③關(guān)節(jié)液檢查清亮、黏稠；④年齡≥40 歲；⑤晨僵≤30 min；⑥活動(dòng)時(shí)有骨摩擦音或骨摩擦感。符 合“ ① ＋ ② ” 條 或 者“ ① ＋ ③ ＋ ⑤ ＋ ⑥ ”條 或 者“①＋ ④＋ ⑤＋ ⑥” 條，均可診斷為膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎；近期未服用鎮(zhèn)痛藥或其他藥物療。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥ 80 歲；②懷孕和哺乳期婦女；③患者合并其他疼痛性疾病，如風(fēng)濕、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)創(chuàng)傷、結(jié)核、腫瘤等；④關(guān)節(jié)周圍皮膚有嚴(yán)重缺損或潰瘍；⑤膝關(guān)節(jié)畸形及關(guān)節(jié)腔消失者；⑥全身感染或傳染性疾病患者。

2.方法

試驗(yàn)組病人關(guān)節(jié)腔注射臭氧水治療；對(duì)照組病人關(guān)節(jié)腔注射復(fù)方倍他米松注射液治療。

（1）臭氧水制備：將室溫控制在20～25 ℃，打開臭氧水治療儀，開啟氧氣閥，注入雙蒸水，臭氧水濃度設(shè)定為20 μg/ml（臭氧水濃度在10～20 μg/ml足以消滅感染，起到滅菌的作用[4]），制備完成后直接抽取注射。

（2）操作方法：取仰臥位，將膝關(guān)節(jié)用枕頭墊高并使膝關(guān)節(jié)屈曲約90～120°，常規(guī)消毒鋪洞巾，1%利多卡因局部麻醉后用7號(hào)針頭以髕骨上緣與髕骨內(nèi)緣水平連線的交點(diǎn)為穿刺點(diǎn)進(jìn)行穿刺，針頭經(jīng)穿刺點(diǎn)向內(nèi)下方進(jìn)入關(guān)節(jié)腔，有明顯落空感時(shí)停止進(jìn)針，回抽有關(guān)節(jié)液流出或推注時(shí)無(wú)阻力，證實(shí)已進(jìn)入關(guān)節(jié)腔內(nèi)。試驗(yàn)組：將濃度為20 μg/ml的臭氧水20 ml注入關(guān)節(jié)腔，停留30 s后完全抽出，如此反復(fù)灌洗關(guān)節(jié)腔，至抽出的灌洗液清澈、透明為止，抽盡后向關(guān)節(jié)腔注射10 ml同濃度的臭氧水不再抽出。最后關(guān)節(jié)周圍痛點(diǎn)共注射10 ml臭氧水。

對(duì)照組：將0.9%氯化鈉注射液20 ml注入關(guān)節(jié)腔，停留30 s后完全抽出，反復(fù)灌洗至抽出的灌洗液清澈、透明為止，抽盡關(guān)節(jié)腔內(nèi)的生理鹽水后向關(guān)節(jié)腔注入稀釋后的復(fù)方倍他米松注射液10 ml。稀釋方法：復(fù)方倍他米松注射液1 ml + 2%利多卡因注射液5 ml + 0.9%氯化鈉注射液14 ml，共20 ml。關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射10 ml，余10 ml注射至關(guān)節(jié)周圍痛點(diǎn)。每周治療1次，每次治療方法相同，治療3次為1療程，每次治療結(jié)束后幫助病人活動(dòng)膝關(guān)節(jié)，使藥物能夠在關(guān)節(jié)腔內(nèi)均勻分布，并囑咐病人3周內(nèi)盡量避免負(fù)重，減少活動(dòng)，充分休息。

3.實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)

所有病人分別于治療前和末次治療1周后抽取關(guān)節(jié)液待檢，將抽取的關(guān)節(jié)液置入離心管中（2.0 ml /管），-80℃冰箱保存?zhèn)錂z。待標(biāo)本收集完，所有標(biāo)本解凍后置入離心機(jī)(3 000 rpm)離心10 min，離心結(jié)束后用移液器將離心管中上清液分裝于離心管（1.0 ml /管）中，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn) (ELISA)檢測(cè)關(guān)節(jié)液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α的含量，用酶標(biāo)儀測(cè)定各孔的吸光度值。

4.臨床指標(biāo)及療效評(píng)價(jià)

治療后1周時(shí)采用Lysholm評(píng)分評(píng)價(jià)兩組病人的膝關(guān)節(jié)功能，Lysholm量表包括疼痛、絞鎖、不穩(wěn)定、腫脹、上樓、跛行、支持、下蹲8個(gè)項(xiàng)目，總分100分，分?jǐn)?shù)越高表示膝關(guān)節(jié)功能越好。臨床控制：臨床癥狀消失，關(guān)節(jié)體征功能恢復(fù)正常，可以正常工作及生活。顯效：臨床癥狀基本消失、關(guān)節(jié)體征功能基本恢復(fù)正常，基本勝任工作及生活，但行走或勞累后仍會(huì)有隱痛不適。有效：臨床癥狀有所減輕，關(guān)節(jié)輕微疼痛功能活動(dòng)有所改善，對(duì)正常工作和生活有影響。無(wú)效：臨床癥狀、關(guān)節(jié)體征沒(méi)有改善，行走疼痛難忍。總有效率 =（臨床控制例數(shù)+顯效例數(shù)+有效例數(shù)）／總例數(shù)×100%[5]。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差() 表示，治療前后比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，組間比較采用方差分析，以P< 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

兩組病人治療前關(guān)節(jié)液中VEGF、IL-6、IL-1β、TNF-α含量和膝關(guān)節(jié)Lysholm評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩組病人治療后關(guān)節(jié)液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α含量均低于治療前水平，治療后膝關(guān)節(jié)Lysholm評(píng)分較治療前均明顯增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)，試驗(yàn)組與對(duì)照組關(guān)節(jié)液中VEGF、IL-6、IL-1β、TNF-α含量和膝關(guān)節(jié)Lysholm評(píng)分組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表1）。

兩組病人對(duì)照組臨床控制20例，顯效13例，有效12例，無(wú)效4例，總有效率91.8%；試驗(yàn)組臨床控制18例，顯效11例，有效14例，無(wú)效6例，總有效率87.8%，兩組總有效率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（X2= 0.227，P＞ 0.05，見表2）。

除試驗(yàn)組3例病人出現(xiàn)短暫關(guān)節(jié)疼痛加重外，余病人均無(wú)嚴(yán)重并發(fā)癥出現(xiàn)。

討 論

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，KOA為骨關(guān)節(jié)的退變性變，但最近的研究多認(rèn)為KOA是一種炎癥性疾病。大量研究證實(shí)，在KOA的多種動(dòng)物模型和KOA病人的軟骨、滑膜組織及關(guān)節(jié)液中均可檢測(cè)到多種炎性細(xì)胞因子。與KOA相關(guān)的細(xì)胞因子種類很多，作用機(jī)制復(fù)雜，且細(xì)胞因子之間互相影響。當(dāng)發(fā)生KOA時(shí)，與分解相關(guān)的細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào)，與合成相關(guān)的細(xì)胞因子水平也會(huì)增高。所有這些細(xì)胞因子中，VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α與KOA的關(guān)系最為密切，它們是KOA發(fā)病的關(guān)鍵細(xì)胞因子，檢測(cè)其在關(guān)節(jié)液中的水平可作為KOA的診斷依據(jù)[6]。本研究?jī)山M病人在治療前均發(fā)現(xiàn)VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α水平的升高。

表1 2組病人治療前后各指標(biāo)變化情況(n = 49，)

表1 2組病人治療前后各指標(biāo)變化情況(n = 49，)

*P < 0.05，#P < 0.05，與治療前相比；△P < 0.05，治療后組間相比

Lysholm評(píng)分（分）對(duì)照組 治療前 103.53±7.35 49.81±15.07 34.23±6.31 58.16±14.97 45.61±3.01治療后 67.22±8.02* 27.44±12.73* 8.97±7.21* 33.04±12.73* 72.20±2.35*試驗(yàn)組 治療前 110.47±8.63 52.03±13.64 33.12±5.93 56.23±13.54 44.73±2.82治療后 71.44±6.97#△ 30.03±10.76#△ 19.07±6.94#△ 32.42±10.76#△ 71.56±2.67#△組別 VEGF(pg/ml)IL-6(pg/ml)IL-1β(pg/ml)TNF-α(pg/ml)

表2 兩組病人有效率比較(%， n = 49)

成熟的正常關(guān)節(jié)軟骨無(wú)血管神經(jīng)分布，由于組織退變、負(fù)荷過(guò)重、過(guò)度使用、創(chuàng)傷、關(guān)節(jié)變形等原因?qū)е玛P(guān)節(jié)軟骨發(fā)生一系列病理生理改變，其中軟骨內(nèi)抗血管生成因子數(shù)量減少，如血小板反應(yīng)蛋白-1 (TSP-1)、軟骨調(diào)節(jié)素-1 (CHM-1) 等，促血管生成因子數(shù)量增加，主要以VEGF為主。有文獻(xiàn)報(bào)道在兔KOA模型早期已檢測(cè)到VEGF的高表達(dá)，其可能參與了骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。也有學(xué)者[7]等通過(guò)研究證實(shí)滑液中的IL-6 主要來(lái)源于關(guān)節(jié)滑膜的內(nèi)襯層細(xì)胞。在炎癥細(xì)胞聚集的部位存在IL-6強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)。在IL-1的所有亞型中，IL-1β是誘導(dǎo)炎癥的關(guān)鍵啟動(dòng)因素，可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞合成大量的MMP-13、降解軟骨細(xì)胞的外基質(zhì)。而軟骨細(xì)胞降解產(chǎn)生的膠原、糖蛋白和大分子物質(zhì)可引起滑膜炎癥，促進(jìn)IL-1β釋放增加，刺激軟骨細(xì)胞繼續(xù)分泌更多的MMPs，進(jìn)一步造成軟骨破壞，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致軟骨組織的退行性變[8]。TNF-α是介導(dǎo)軟骨破壞、細(xì)胞基質(zhì)降解及滑膜炎癥的關(guān)鍵細(xì)胞因子，可使軟骨中MMP-13和MMP-1的含量增加，軟骨膠原被裂解，加速軟骨外基質(zhì)的破壞[9]。

本研究結(jié)果顯示，經(jīng)治療后試驗(yàn)組與對(duì)照組關(guān)節(jié)液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α濃度顯著下降，膝關(guān)節(jié)Lysholm評(píng)分顯著增加，說(shuō)明臭氧水與倍他米松均有效抑制了VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α 的過(guò)度表達(dá)。臭氧液中含有的過(guò)氧化氫可作為化學(xué)信使迅速進(jìn)入組織細(xì)胞內(nèi)液誘導(dǎo)抗氧化酶過(guò)度表達(dá)，從而清除炎癥和過(guò)多的活性氧。臭氧水的抗炎性在于臭氧水到達(dá)病變部位后解離出的羥基和單原子都是強(qiáng)氧化劑，起到殺菌消炎的作用；還可以使抗氧化酶的表達(dá)下調(diào)，中和反應(yīng)性氧化產(chǎn)物抑制其表達(dá)，使炎性細(xì)胞因子的合成減少，從而起到抗炎作用；臭氧水還能拮抗VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α等炎性細(xì)胞因子的釋放，并阻斷其對(duì)其他致炎因子的介導(dǎo)作用，抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生[10]。膝關(guān)節(jié)Lysholm評(píng)分是反映膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)的重要指標(biāo)，其評(píng)分的增加預(yù)示了膝關(guān)節(jié)內(nèi)臭氧水治療與糖皮質(zhì)激素有著同樣良好的效果。

從研究結(jié)果來(lái)看，兩組治療后關(guān)節(jié)液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α含量均明顯下降，膝關(guān)節(jié)Lysholm評(píng)分均明顯提高，且組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可推斷臭氧水與復(fù)方倍他米松具有同樣強(qiáng)大的抗炎作用。

綜上所述，臭氧水在骨性膝關(guān)節(jié)炎病人的治療中，可在一定程度上替代激素治療，為合并糖尿病等膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎病人在治療上提供一種新的選擇。