炎癥在肌腱病中的作用研究進(jìn)展

顧新豐 周義欽 鄭昱新 錢齊榮

肌肉骨骼系統(tǒng)疾病是臨床常見(jiàn)病，占所有門診患者的20%，而其中的30%與肌腱有關(guān)[1]。隨著社會(huì)老齡化和全民運(yùn)動(dòng)的推廣，肌腱病發(fā)病率也越來(lái)越高。肌腱病以局部疼痛、功能受限、運(yùn)動(dòng)能力下降為主要表現(xiàn)，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)員的職業(yè)生涯。常見(jiàn)的肌腱病有肩袖損傷、網(wǎng)球肘、髕腱腱病和跟腱炎等。肌腱病的發(fā)病機(jī)制目前尚不明確。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，肌腱病由炎癥引起，因而被稱為“肌腱炎”[2]。Khan等[3]研究認(rèn)為，肌腱病是由于反復(fù)過(guò)度牽拉造成的退變，沒(méi)有炎癥參與，提出應(yīng)命名為“肌腱退變”。但隨著研究的深入，越來(lái)越多的證據(jù)表明炎癥在肌腱病的發(fā)病、發(fā)展中具有重要作用[4]，因而更多的稱為“肌腱病”。本文對(duì)肌腱病炎癥理論依據(jù)、各種炎癥介質(zhì)作用機(jī)制作一綜述。

1 肌腱病炎癥理論依據(jù)

肌腱病中的炎癥反應(yīng)不是病源微生物導(dǎo)致的典型炎癥反應(yīng)，而與骨關(guān)節(jié)炎內(nèi)的炎癥[5]類似，是介于機(jī)體動(dòng)態(tài)平衡和典型炎癥反應(yīng)間的“準(zhǔn)炎癥”反應(yīng)[6]，該反應(yīng)過(guò)程中無(wú)大量白細(xì)胞參與。肌腱病通常分為急性期(0～6周)、亞急性期(6～12周)和慢性期(3個(gè)月以上)。多數(shù)關(guān)鍵性炎癥反應(yīng)發(fā)生在肌腱損傷后的早期階段(即急性期)，此時(shí)患者常無(wú)臨床癥狀。而早期研究和臨床研究大多集中在出現(xiàn)明顯癥狀的肌腱病慢性期，這也部分解釋了早期研究未發(fā)現(xiàn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床研究結(jié)論的差異。

損傷相關(guān)分子模式(DAMP)認(rèn)為，細(xì)胞受損或壞死后釋放內(nèi)源性危險(xiǎn)信號(hào)警報(bào)素，激活固有免疫應(yīng)答，同時(shí)直接或間接激活適應(yīng)性免疫反應(yīng)。目前DAMP理論廣泛用于解釋非外源性微生物感染引起的各類疾病如自身免疫性疾病、退變性疾病、腫瘤等的炎癥反應(yīng)[7]。其中，警報(bào)素是DAMP通路炎癥瀑布啟動(dòng)的關(guān)鍵點(diǎn)，其分布于細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等位置，在維持細(xì)胞功能方面起重要作用。目前已知的警報(bào)素有細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子高遷移率族蛋白(HMG)B1，細(xì)胞質(zhì)中的鈣調(diào)節(jié)因子S100蛋白和尿酸，外泌體中的熱休克蛋白(HSP)，ECM中的透明質(zhì)酸[8]，低氧誘導(dǎo)因子(HIF)-1α以及部分細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素(IL)-1α、IL-33等。

部分學(xué)者[9-10]研究認(rèn)為，DAMP理論也適用于肌腱病。Thankam等[11]研究發(fā)現(xiàn)，存有盂肱關(guān)節(jié)炎的肌腱中CD68+增多，同時(shí)腱系標(biāo)志物Tenomodulin和Scleraxis陽(yáng)性細(xì)胞(肌腱細(xì)胞)表達(dá)髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體(TREM)-1、晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)及HMGB1明顯增多。Crowe等[9]研究發(fā)現(xiàn)，肌腱病組織中S100A8和S100A9表達(dá)明顯升高，在肌腱病早期尤為明顯，認(rèn)為這兩者可能是觸發(fā)炎癥的起始因子。Mosca等[12]分析了常見(jiàn)的警報(bào)素在肌腱病中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示HIF-1α和S100A9在肌腱病組織中明顯升高，可能有觸發(fā)炎癥的作用；IL-33在肌腱病組織中表達(dá)降低，可能是肌腱病的保護(hù)因子；HMGB1在術(shù)后無(wú)痛者的肌腱細(xì)胞中升高，對(duì)肌腱修復(fù)可能有益。但Millar等[13]研究發(fā)現(xiàn)，IL-33在肌腱病早期明顯升高。警報(bào)素的確切機(jī)制和作用還有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

據(jù)現(xiàn)有研究推測(cè)，肌腱病發(fā)生炎癥可能是由于反復(fù)過(guò)載牽拉造成肌腱微小的創(chuàng)傷通過(guò)DAMP激活內(nèi)在的免疫系統(tǒng)，膠原、纖維連接蛋白、透明質(zhì)酸等ECM降解以及肌腱細(xì)胞凋亡后成為警報(bào)素，激活部分炎癥相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如核因子(NF)-κB通路，促進(jìn)炎癥介質(zhì)和趨化因子如IL1-β、IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α、趨化因子CCL2、CXCL10等釋放。這些炎癥介質(zhì)又導(dǎo)致基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)表達(dá)增加，促進(jìn)ECM降解及肌腱細(xì)胞和免疫細(xì)胞炎癥反應(yīng)，最終產(chǎn)生肌腱病。

2 肌腱病炎癥細(xì)胞機(jī)制

目前已知主要有3類細(xì)胞參與肌腱的炎癥反應(yīng)，分別為以肌腱細(xì)胞為主的基底細(xì)胞、肌腱內(nèi)固有免疫細(xì)胞(包括肥大細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)以及通過(guò)血管途徑局部浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞(如T細(xì)胞、肥大細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)。

肌腱細(xì)胞是肌腱內(nèi)的主要細(xì)胞，也是肌腱修復(fù)塑形的主要細(xì)胞。它是肌腱內(nèi)唯一能產(chǎn)生膠原的功能細(xì)胞，而膠原結(jié)構(gòu)和成分改變是肌腱病主要病理表現(xiàn)之一。目前關(guān)于肌腱損傷后肌腱細(xì)胞反應(yīng)機(jī)制尚不明確。Thankam等[11]研究認(rèn)為，肌腱細(xì)胞是產(chǎn)生警報(bào)素的細(xì)胞之一，且其表面大量表達(dá)DAMP受體，是后續(xù)各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活的先決條件。肌腱細(xì)胞在細(xì)胞因子刺激和與巨噬細(xì)胞體外共培養(yǎng)后均能發(fā)生表面受體改變，分泌IL-6、IL-8、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)-1等[14]。Dakin等[15]研究認(rèn)為，肌腱細(xì)胞一旦激活，需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)正常功能。這可能是肩袖手術(shù)后部分患者持續(xù)疼痛的原因。

肌腱損傷后，肌腱局部固有的肥大細(xì)胞和巨噬細(xì)胞作為免疫感知細(xì)胞，最先發(fā)生聚集并產(chǎn)生免疫應(yīng)答。巨噬細(xì)胞按功能分為M1型和M2型，已發(fā)現(xiàn)的肌腱內(nèi)固有巨噬細(xì)胞有CD68和CD206，屬于M2型，能產(chǎn)生免疫抑制因子如IL-1Ra、IL-10、IL-4和IL-13等，從而保持肌腱內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。肥大細(xì)胞存在于肌腱組織中，能介導(dǎo)膠原合成和MMP表達(dá)。

肌腱局部浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞能分泌細(xì)胞因子，通過(guò)產(chǎn)生炎癥和與ECM相互作用，決定肌腱修復(fù)和退變。Millar等[16]研究認(rèn)為，早期肌腱病組織中的巨噬細(xì)胞(CD68和CD206)、T細(xì)胞(CD3)、肥大細(xì)胞數(shù)量多于晚期肌腱病(撕裂岡上肌)和正常肌腱。肥大細(xì)胞數(shù)量與血管內(nèi)皮細(xì)胞(CD34)數(shù)量呈正比。另一項(xiàng)研究認(rèn)為，慢性跟腱炎患者跟腱組織中除巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞(CD2、CD3、CD4、CD7、CD8)、肥大細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞外，NK細(xì)胞(CD56)也明顯增多[17]。

綜上所述，以肌腱細(xì)胞為主的基底細(xì)胞、肌腱內(nèi)固有免疫細(xì)胞以及通過(guò)血管途徑局部浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞相互作用，在從自身修復(fù)的炎癥反應(yīng)發(fā)展到慢性退變性肌腱病中發(fā)揮重要作用。

3 肌腱病炎癥分子機(jī)制

由于取材困難，肌腱病炎癥分子機(jī)制研究多通過(guò)動(dòng)物模型進(jìn)行，但肌腱病動(dòng)物模型目前尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)范，也無(wú)標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)物模型。肌腱病炎癥分子機(jī)制主要包括信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、細(xì)胞因子和趨化因子等。

3.1 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

目前已知可能參與肌腱病的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體(NLRP)3炎性小體通路等。

NF-κB控制多種細(xì)胞因子產(chǎn)生和細(xì)胞凋亡。NF-κB經(jīng)典途徑激活需IκB激酶(IKK)激活，使IκB蛋白磷酸化后被降解，NF-κB二聚體釋放并轉(zhuǎn)移入細(xì)胞核，促進(jìn)相應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮功能。Abraham等[18]研究認(rèn)為，肌腱病組織中NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)標(biāo)志物均增加。對(duì)IKK基因過(guò)表達(dá)能導(dǎo)致大鼠發(fā)生類似肌腱病，而阻止IKK基因有助于肌腱斷裂術(shù)后愈合。

MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可分為細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、p38 MAPK、c-Jun氨基末端激酶(JNK)等通路。一般p38 MAPK和JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與炎癥有關(guān)。Schwartz等[19]等用p38 MAPK抑制劑SB203580處理切斷跟腱的大鼠，發(fā)現(xiàn)抑制p38 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路后IL-6表達(dá)明顯降低，對(duì)肌腱愈合基本無(wú)影響，認(rèn)為p38 MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并非肌腱愈合必需。Liu等[20]對(duì)肌腱干細(xì)胞進(jìn)行機(jī)械牽拉刺激，發(fā)現(xiàn)成骨相關(guān)基因Runx2、Wnt5a、Wnt5b及JNK蛋白明顯增高，用SP600125抑制JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路后，Runx2蛋白表達(dá)下降，敲除Wnt5a和Wnt5b的肌腱干細(xì)胞機(jī)械牽拉后，Runx2和JNK表達(dá)增高不明顯，推測(cè)肌腱鈣化可能通過(guò)Wnt5a/Wnt5b/JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

NLRP3炎性小體是一種胞內(nèi)多蛋白復(fù)合體，可通過(guò)激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)-1促進(jìn)IL-1β、IL-18分泌及細(xì)胞焦亡，與多種免疫性疾病有關(guān)[21]。有研究表明，在肩袖損傷的最初2周，HMGB1與NLRP3炎性小體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)蛋白TLR2、TLR4、TREM-1、RAGE、ASC、caspase-1和IL-1β升高，3周后逐漸下降，與肌腱愈合時(shí)間相吻合[10]。Chen等[22]研究認(rèn)為，肌腱是通過(guò)纖維狀肌動(dòng)蛋白(F-actin)激活NLRP3炎性小體。

3.2 細(xì)胞因子

細(xì)胞因子廣泛參與肌腱病炎癥各個(gè)階段，與肌腱局部肌腱細(xì)胞、ECM、免疫細(xì)胞及浸潤(rùn)免疫細(xì)胞相互作用，它是肌腱病中被研究最多的炎癥介質(zhì)。

IL是參與肌腱病種類最多的細(xì)胞因子。IL-1α、IL-33可能作為警報(bào)素啟動(dòng)肌腱炎癥[12,23]。IL-6可能與膠原纖維合成增加有關(guān)，有助修復(fù)肌腱[24]。IL-1β、TNF能減少Ⅰ型膠原合成，IL-1β還能抑制肌腱干細(xì)胞向肌腱分化，同時(shí)抑制成脂、成軟骨和成骨且不可逆。IL-4、IL-13、IL-15、IL-17、IL-18均參與ECM重塑，募集免疫細(xì)胞[4]。肌腱細(xì)胞損傷后可分泌[9]CCL2，通過(guò)CCL1/CCR2募集單核細(xì)胞到損傷肌腱處，并分泌警報(bào)素。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β是參與肌腱修復(fù)的重要因子。Liu等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在兔髕腱腱病模型的肌腱病組織中TGF-β1和Smad3含量升高，4周時(shí)達(dá)峰值，時(shí)間上與膠原纖維表達(dá)相吻合。但TGF-β對(duì)肌腱的作用存在時(shí)間和濃度依賴[26]。低濃度TGF-β3可使肌腱干細(xì)胞向肌腱細(xì)胞分化，高濃度TGF-β3可使肌腱干細(xì)胞向成骨或成軟骨細(xì)胞方向分化。TGF-β2可促進(jìn)肌腱膠原纖維規(guī)則排列，肌腱分化標(biāo)志物Scx、Mkx、Ⅰ型膠原表達(dá)增加。

與肌腱相關(guān)的骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)主要有BMP-2、BMP-7。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)BMP-2處理大鼠髕腱的肌腱干細(xì)胞能促成骨、成脂、成軟骨分化，但抑制腱系分化[27]。與BMP-2相反，BMP-7能激活Smad8和p38信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，增加腱系標(biāo)記物scleraxis和Ⅰ型膠原表達(dá)[28]。

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是血管增生的主要細(xì)胞因子[29]，而新生血管形成是肌腱病主要病理改變之一。急、慢性期肌腱病的肌腱組織中VEGF表達(dá)均增高，經(jīng)外源性VEGF處理的斷裂肌腱愈合后強(qiáng)度提升。

3.3 神經(jīng)遞質(zhì)

肌腱炎癥除受免疫系統(tǒng)雙向調(diào)節(jié)外，還與神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)。肌腱病可能相關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)有前列腺素(PG)E、谷氨酸、P物質(zhì)(SP)、一氧化氮(NO)等。

實(shí)驗(yàn)研究顯示，將大鼠坐骨神經(jīng)切斷后，跟腱組織出現(xiàn)類似肌腱病的表現(xiàn)，表明神經(jīng)在維持肌腱正常功能中起著作用[30]。肌腱病發(fā)生后，炎癥介質(zhì)從受損組織釋放后直接刺激傷害感受器，通過(guò)COX2通路產(chǎn)生PGE2。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，PGE2在肌腱病疼痛、炎癥進(jìn)展中起重要作用，而前列環(huán)素對(duì)病變的肌腱可能起保護(hù)作用[31]。

肌腱病炎癥還與能激活神經(jīng)傳導(dǎo)的谷氨酸能神經(jīng)通路紊亂有關(guān)。疼痛癥狀明顯的肌腱病患者谷氨酸和炎癥通路指標(biāo)明顯升高。因此，谷氨酸能神經(jīng)通路有望成為難治性肌腱病疼痛的治療靶點(diǎn)[32]。

SP是一種神經(jīng)肽，在痛覺(jué)信號(hào)傳遞、免疫細(xì)胞激活、血管壁通透性改變等方面均有作用。SP在正常和肌腱病的肌腱組織中均有表達(dá)，尤其在肌腱病腱周膜上表達(dá)明顯升高，因此有學(xué)者認(rèn)為肌腱疼痛來(lái)源位于腱周膜[29]。Fong等[33]研究發(fā)現(xiàn)，外源性SP可促進(jìn)肌腱細(xì)胞增殖，使用TGF-β1激酶抑制劑后該作用消失，證明SP通過(guò)TGF-β1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路起作用。

NO是由組織中的NO合成酶(NOS)產(chǎn)生的可溶性氣體，生理劑量的NO是重要的信號(hào)分子。肌腱病組織中NO含量明顯升高，其有益于肌腱病恢復(fù)。研究發(fā)現(xiàn)，跟腱縫合術(shù)后7 d，肌腱組織中NO含量為術(shù)前的5倍，在術(shù)后14 d時(shí)恢復(fù)正常基礎(chǔ)水平[29]。使用NO抑制劑會(huì)削弱肌腱愈合，其可能原因是NO可減輕局部炎癥反應(yīng)，改善ECM代謝，從而減輕愈合期肌腱癥狀，提高肌腱功能。

4 肌腱病炎癥臨床治療靶點(diǎn)

適度的炎癥反應(yīng)能保持組織動(dòng)態(tài)平衡，監(jiān)測(cè)組織異常功能及外界刺激，促進(jìn)其適應(yīng)或消除不良影響及修復(fù)組織。但長(zhǎng)期或過(guò)度的炎癥反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生功能障礙[6]。炎癥在肌腱病進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。慢性炎癥可能導(dǎo)致肌腱退變甚至撕裂，也可能導(dǎo)致肌腱愈合過(guò)程中形成纖維瘢痕，影響肌腱功能，因此對(duì)肌腱炎癥治療可能是肌腱病治療的重要靶點(diǎn)[4]。

警報(bào)素是炎癥瀑布的起始因子，因此是控制炎癥的重要治療靶點(diǎn)。釋放到細(xì)胞外的HMGB1是導(dǎo)致炎癥的一種常見(jiàn)警報(bào)素，目前已發(fā)現(xiàn)多種HMGB1拮抗劑[34]，HMGB1m2G7 和乙酰膽堿能抑制細(xì)胞內(nèi)的LPS-HMGB1復(fù)合體免疫激活，還能抑制HMGB1/TLR4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。P5779、白藜蘆醇及甘草素[35]能選擇性阻斷HMGB1/TLR4軸引起的炎癥反應(yīng)。多種微小RNA(miRNA)[36-37]如miR-140-5p、miR-126、miR339-5p、miR-126被報(bào)道可抑制HMGB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

Abraham等[18]研究發(fā)現(xiàn)，敲除大鼠IKKβ基因，導(dǎo)致NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路阻斷后，其不再發(fā)生因過(guò)度使用而產(chǎn)生的肌腱病。因而，McHugh等[38]提出可考慮使用IKKβ抑制劑防止NF-κB激活和炎癥產(chǎn)生。姜黃素作為NF-κB的抑制物已在大鼠跟腱愈合實(shí)驗(yàn)中取得較好結(jié)果[39]。Jiang等[40]研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合物CY-09能直接與NLRP3的堿性磷酸酶(ATP)結(jié)合部相結(jié)合，從而抑制NLRP3炎性小體，治療由NLRP3炎性小體引起的炎癥性疾病(如痛風(fēng))。目前尚未見(jiàn)上述抑制劑用于肌腱病治療的報(bào)道。

針對(duì)細(xì)胞因子和神經(jīng)遞質(zhì)的靶點(diǎn)治療也有報(bào)道，其中研究較多的是NO和谷氨酸。目前針對(duì)NO的治療已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。三硝酸甘油酯貼劑是能產(chǎn)生NO且很安全的臨床藥物。一項(xiàng)臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，局部使用三硝酸甘油酯貼劑治療網(wǎng)球肘患者，第2周疼痛減輕，第24周肌力增加，6個(gè)月后81%患者癥狀消失，而安慰劑組僅60%康復(fù)，認(rèn)為局部使用三硝酸甘油酯貼劑治療肌腱病長(zhǎng)期效果優(yōu)于安慰劑[41]。對(duì)于岡上肌腱腱病患者，NO治療同樣有效。治療劑量的NO能減輕患者癥狀，提高肌腱愈合質(zhì)量和功能。

5 結(jié)語(yǔ)

炎癥在肌腱病發(fā)病中起重要作用，多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)參與了炎癥過(guò)程，但具體完整的作用機(jī)制尚不明確。臨床上尚無(wú)與炎癥相關(guān)治療肌腱病的靶向藥物。目前還需要通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)明確炎癥機(jī)制，找到肌腱病的理想治療方法，阻斷炎癥反應(yīng)中有害部分，保留有益部分，達(dá)到修復(fù)肌腱的治療目的。