膝骨性關(guān)節(jié)炎滑膜炎性內(nèi)環(huán)境調(diào)控機(jī)制及推拿治療的運(yùn)用 *

王一洲 ，趙 強(qiáng)

(1.天津市中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院，天津 300120； 2.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津 300380)

膝骨性關(guān)節(jié)炎(Knee osteoarthritis, KOA)是由多種生物因素和機(jī)械因素共同作用而引發(fā)的慢性、退行性骨關(guān)節(jié)病，臨床表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)周圍軟組織功能退化、功能障礙以及關(guān)節(jié)軟骨缺損引起的慢性疼痛。生理狀態(tài)下，正常軟骨細(xì)胞具有一定的分泌功能，其通過(guò)細(xì)胞外基質(zhì)的重構(gòu)響應(yīng)關(guān)節(jié)內(nèi)環(huán)境的變化并完成正常的生理代謝；病理情況下，軟骨細(xì)胞受生物因子誘導(dǎo)進(jìn)入肥大化程序，細(xì)胞外基質(zhì)過(guò)度分解，宏觀下表現(xiàn)為軟骨下骨硬化及軟骨缺損，由此引發(fā)了一系列病理過(guò)程，如滑膜炎、骨贅生成、軟骨下骨髓水腫等。由于其病理變化多表現(xiàn)在關(guān)節(jié)功能退化方面，因而KOA又被稱為退行性骨關(guān)節(jié)炎[1]。KOA的病變范圍累及關(guān)節(jié)軟骨、滑膜、軟骨下骨、肌腱、韌帶和肌肉，肌肉退變是KOA發(fā)病機(jī)制的重要一環(huán)；但其是否作為引發(fā)KOA的啟動(dòng)因素仍存在一定的爭(zhēng)議。KOA早期滑膜炎性內(nèi)環(huán)境在該病發(fā)生、發(fā)展中的重要作用則屬于普遍的共識(shí)，因此，各類關(guān)于KOA的臨床指南中，仍將非甾體抗炎藥作為KOA的一線用藥。流行病學(xué)研究[2]發(fā)現(xiàn)：膝關(guān)節(jié)是關(guān)節(jié)炎最常見(jiàn)的發(fā)生部位，尤以中老年人多發(fā)，研究顯示，截止到2020年關(guān)節(jié)炎已成為全球范圍排名第二的致殘因素，全世界約有10.7%的男性和18.3%的女性患病。其中美國(guó)KOA的患病率約為12.1%，在我國(guó)部分地區(qū)65歲以上的老年人KOA的發(fā)病率高達(dá)72.4%，全國(guó)范圍內(nèi)約有1.1億KOA患者[3]。隨著我國(guó)人口老齡化進(jìn)程，KOA將給越來(lái)越多的患者和家庭帶來(lái)生活負(fù)擔(dān)和經(jīng)濟(jì)壓力，發(fā)掘簡(jiǎn)、便、廉、效的KOA防治方案迫在眉睫。因此，本文將從滑膜炎癥角度對(duì)KOA的研究熱點(diǎn)和前沿進(jìn)行總結(jié)和分析，并將推拿手法在KOA防治中的運(yùn)用情況進(jìn)行總結(jié)，希望能為研究者們提供相關(guān)證據(jù)和思路，提升KOA防治技術(shù)的研究水平。

1 滑膜炎是KOA早期的主要病理變化

臨床上通常將軟骨缺損和關(guān)節(jié)間隙變窄作為KOA的主要病理征象。實(shí)際上，早在放射學(xué)發(fā)生變化之前，KOA患者的滑膜中就存在炎癥反應(yīng)，有研究表明：一些癥狀明顯的KOA病例在影像學(xué)檢查尚未發(fā)現(xiàn)明顯改變之前，通過(guò)關(guān)節(jié)鏡檢查發(fā)現(xiàn)滑膜炎與關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)微量的軟骨缺損存在強(qiáng)烈的關(guān)聯(lián)[4]。很多磁共振(Magnetic resonance imaging, MRI)的檢查也同樣顯示，滑膜炎與KOA的進(jìn)展具有相關(guān)性[5]，43%的早期KOA患者發(fā)現(xiàn)了滑膜炎癥狀，這類患者與同期患者相比疼痛和關(guān)節(jié)功能障礙程度更重[6]。此類研究提示：早期KOA患者的軟骨可能正在遭受滑膜炎癥的侵蝕，這為KOA的治療提供了重要的窗口期，針對(duì)早期炎癥的干預(yù)措施能夠抓住治療先機(jī)。滑膜是參與KOA炎癥反應(yīng)的主要部位[7]，正?；ひr里有2～3層細(xì)胞，炎癥發(fā)生時(shí)，滑膜襯里細(xì)胞增生，大量巨噬細(xì)胞以及少量T細(xì)胞、B細(xì)胞浸潤(rùn)，滑膜內(nèi)環(huán)境呈特異性的高滲狀態(tài)[8]。從炎癥在其他慢性疾病中的作用看，慢性炎癥是關(guān)節(jié)內(nèi)各組織變性的重要驅(qū)動(dòng)因子，主要炎性因子包括：白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)、IL-6、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)等。這些生物信號(hào)分子通過(guò)自分泌或旁分泌的形式進(jìn)入滑膜內(nèi)環(huán)境，作為重要的第一信使參與臨近組織間的生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。

1.1 IL-1β

KOA病程發(fā)展中機(jī)械因素通常是引發(fā)關(guān)節(jié)內(nèi)組織器官損傷的啟動(dòng)子，但機(jī)械因素并不能誘發(fā)和傳播炎癥，因此，機(jī)體通過(guò)滑膜上的免疫細(xì)胞對(duì)傷害源進(jìn)行識(shí)別并向身體發(fā)出信號(hào)，這種模式被定義為損害(或危險(xiǎn))相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMP)，IL-1是最早介入DAMP調(diào)控的炎性因子之一[9]?；罨幕ぞ奘杉?xì)胞通過(guò)含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase 1,caspase-1)將IL-1β加工并轉(zhuǎn)化為成熟形式，通過(guò)自分泌進(jìn)入細(xì)胞外環(huán)境，之后與滑膜成纖維細(xì)胞(Fibroblast-like synoviocytes, FLS)上的IL-1受體結(jié)合[10]，激活鄰近IL-1受體上的核因子—κB (Nuclear factor kappa-B, NF-κB)，激活的NF-κB易位進(jìn)入細(xì)胞核，刺激細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(Extracellular regulatory protein kinases，ERK1/2)磷酸化，上調(diào)環(huán)氧合酶-2(Cyclooxygenase-2，COX-2)誘導(dǎo)前列腺素E2的表達(dá)(Prostaglandin E2，PGE2)[11]。IL-1β還能夠上調(diào)NF-κBp65的瞬時(shí)磷酸化水平，促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13 MMP-13)的合成[12]，發(fā)揮分解細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrixc, ECM)的作用，共同參與滑膜內(nèi)環(huán)境的重構(gòu)。

1.2 IL-6

IL-6被認(rèn)為是與KOA炎癥趨化最為密切的細(xì)胞因子[13]，研究發(fā)現(xiàn)，IL-6在炎癥部位的升高可激活B細(xì)胞、T細(xì)胞，并介導(dǎo)炎癥細(xì)胞募集到炎癥部位[14]。其趨化作用與軟骨降解有關(guān)，同時(shí)與超敏反應(yīng)、關(guān)節(jié)痛覺(jué)過(guò)敏亦有明顯聯(lián)系[15]，IL-6參與了KOA眾多癥狀的形成過(guò)程。IL-6通過(guò)與細(xì)胞膜上的IL-6受體或滑膜腔中可溶性白細(xì)胞介素-6受體(Soluble interleukin 6 receptor，sIL-6R)結(jié)合后發(fā)揮炎癥的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，研究顯示，髕下脂肪墊中CD4+的T細(xì)胞通過(guò)旁分泌途徑釋放IL-6和sIL-6R調(diào)控炎癥對(duì)軟骨破壞的介導(dǎo)[16]。另一些滑膜內(nèi)組織也被證明，通過(guò)級(jí)聯(lián)IL-6上游的脂聯(lián)素、瘦素、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑等參與調(diào)控IL-6的濃度[17]。此外，已經(jīng)鑒定了在IL-6啟動(dòng)子中與NF-κB、環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(Cycloadenosine effector element-binding protein, CREB)和激活蛋白(Activatorprotein, AP-1)具有一個(gè)或多個(gè)共有序列，它們豐富了IL-6對(duì)外源性刺激的響應(yīng)機(jī)制。Yang F等[18]在研究中發(fā)現(xiàn)：相比正常的滑膜細(xì)胞，KOA患者的FLS中IL-6啟動(dòng)子的DNA甲基化程度較低，而蛋白組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其乙?；捷^高。IL-6的DNA甲基化轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)處有豐富的CpG結(jié)合位點(diǎn)，MMP13的CpG島鏈中甲基化不足同樣會(huì)誘導(dǎo)其表達(dá)增加，并促進(jìn)編碼KOA軟骨細(xì)胞肥大化進(jìn)程[19]。各種炎癥因子通過(guò)改變關(guān)鍵CpG部位的DNA甲基化程度，引起軟骨細(xì)胞中IL-1β和IL-6的長(zhǎng)期誘導(dǎo)，最終形成滑膜內(nèi)環(huán)境的慢性炎癥狀態(tài)[20]。

1.3 TNF-α

腫瘤壞死因子分α和β兩種類型，他們具有幾近類似的生物活性。TNF-α多由軟骨細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和纖維母細(xì)胞等產(chǎn)生[21]，在分解軟骨細(xì)胞基質(zhì)中具有重要意義，是KOA滑膜炎和軟骨重構(gòu)的重要因子。研究[22]發(fā)現(xiàn)：免疫細(xì)胞募集和滑膜細(xì)胞增殖會(huì)引發(fā)缺氧的滑膜內(nèi)環(huán)境，缺氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)促進(jìn)缺氧暴露的巨噬細(xì)胞釋放TNF-α。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)[23]發(fā)現(xiàn)：TNF-α處理的滑膜來(lái)源的B淋巴細(xì)胞，其分泌的B淋巴細(xì)胞刺激因子(B cell activating factor，BAFF)取決于HIF-1α濃度；BAFF是Ⅱ型跨膜蛋白，其對(duì)B細(xì)胞成熟和T細(xì)胞激活具有重要意義；過(guò)表達(dá)的BAFF能夠強(qiáng)化適應(yīng)性免疫，激化滑膜內(nèi)炎性反應(yīng)的啟動(dòng)[24]。TNF-α誘導(dǎo)的BAFF能夠調(diào)控滑膜組織中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表達(dá)[25]，這也是KOA滑膜組織中少量血管侵入的主要原因；另一方面，滑膜內(nèi)血管侵入也一定程度的增加了外周循環(huán)內(nèi)自身免疫反應(yīng)抗體的水平。與IL-1β在炎癥反應(yīng)中的瞬時(shí)效應(yīng)不同，TNF-α通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinases,MAPK)在胞外的信號(hào)調(diào)節(jié)激酶ERK，上調(diào)c-Jun氨基末端激酶(C-Jun amino-terminal kinase, JNK)的表達(dá)，特異性誘導(dǎo)IL-8產(chǎn)生和分泌，IL-8在KOA炎癥趨化的持續(xù)狀態(tài)中扮演重要角色。研究[26]發(fā)現(xiàn)：通過(guò)siRNA轉(zhuǎn)染的KOA滑膜細(xì)胞抑制ERK2的表達(dá)，由TNF-α誘導(dǎo)的IL-8 mRNA表達(dá)減弱，提示TNF-α可能通過(guò)MAPK/ERK2/JNK途徑誘導(dǎo)炎癥持續(xù)狀態(tài)，參與滑膜炎性內(nèi)環(huán)境調(diào)控。

2 應(yīng)力對(duì)KOA滑膜炎性內(nèi)環(huán)境的調(diào)控作用

軟骨組織中沒(méi)有血管分布，軟骨細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的代謝有賴于表層細(xì)胞與關(guān)節(jié)腔的物質(zhì)交換?；な且粚永w維狀或網(wǎng)狀的松弛結(jié)締組織，沒(méi)有內(nèi)皮層和基膜的緊密連接，這種結(jié)構(gòu)使得滑膜成為關(guān)節(jié)重要的物質(zhì)交換窗[27]。如上文所述，滑膜細(xì)胞清除關(guān)節(jié)腔內(nèi)的代謝產(chǎn)物，分泌透明質(zhì)酸保證關(guān)節(jié)腔內(nèi)的理想物理環(huán)境，關(guān)節(jié)正?；顒?dòng)的頻率和應(yīng)變維持滑膜組織正常的生理功能，當(dāng)細(xì)胞受到向同一方向連續(xù)、恒定的外界力學(xué)刺激時(shí)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞骨架重排，F(xiàn)LSs 胞內(nèi)的細(xì)胞骨架蛋白通過(guò)黏附斑(Focal adhesion Plaque, FAP)與細(xì)胞膜上的整合素相連，參與胞內(nèi)應(yīng)力結(jié)構(gòu)響應(yīng)外界物理刺激的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[28]。

2.1 應(yīng)力介導(dǎo)滑膜參與內(nèi)環(huán)境調(diào)控的作用

相較于人體其他組織，關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)力的分布相對(duì)復(fù)雜，但滑膜并不參與關(guān)節(jié)的緊密連接，并且其結(jié)構(gòu)相對(duì)松弛，因此滑膜細(xì)胞在體內(nèi)所受的主要應(yīng)力形式是多軸拉伸應(yīng)力[29]。研究[30]發(fā)現(xiàn)：短時(shí)間的高頻循環(huán)動(dòng)態(tài)拉伸對(duì)滑膜成纖維細(xì)胞的增殖沒(méi)有明顯影響，而多軸靜態(tài)拉伸能夠促進(jìn)滑膜細(xì)胞增殖，多軸靜態(tài)拉伸增加組織表面積，對(duì)細(xì)胞骨架的影響明顯，這可能是造成細(xì)胞增殖的主要原因。對(duì)于滑膜內(nèi)環(huán)境而言，細(xì)胞增殖對(duì)早期炎癥是有益的。不同于滑膜細(xì)胞，巨噬細(xì)胞對(duì)周期性拉伸應(yīng)力相對(duì)敏感，機(jī)械刺激能夠上調(diào)神經(jīng)激肽受體1(Neurokinin receptor 1，NK1R)基因的表達(dá)，并通過(guò)抑制物質(zhì)P(substance P，SP)基因和蛋白的表達(dá)來(lái)介導(dǎo)巨噬細(xì)胞黏附激化炎癥反應(yīng)[31]。機(jī)械損傷也能引發(fā)關(guān)節(jié)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的啟動(dòng)緩解，Xie C等[32]發(fā)現(xiàn)：當(dāng)組織發(fā)生挫傷、撕裂傷時(shí)，滑膜液中檢出較高的IL-6。這與Sun I通過(guò)滑膜細(xì)胞應(yīng)力超載后，培養(yǎng)基上清液中檢出的IL-6高表達(dá)一致，提示不良應(yīng)力會(huì)介導(dǎo)滑膜細(xì)胞分泌炎性物質(zhì)，參與調(diào)控滑膜內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)[33]。

2.2 不同應(yīng)力方案對(duì)滑膜的作用

雖然滑膜組織結(jié)構(gòu)松弛，但滑膜成纖維細(xì)胞本身具有豐富的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)，因此不同的應(yīng)力刺激通過(guò)對(duì)骨架結(jié)構(gòu)的重排誘導(dǎo)滑膜細(xì)胞的各項(xiàng)生理功能。各種機(jī)械刺激事件中，刺激頻率和應(yīng)變量是應(yīng)力方案的最主要因素。研究[34]發(fā)現(xiàn)：應(yīng)變?yōu)?%、10%、16%的靜態(tài)拉伸應(yīng)力，在持續(xù)48 h的培養(yǎng)時(shí)間中，并未發(fā)現(xiàn)明顯的細(xì)胞增殖，但拉伸16%的滑膜成纖維細(xì)胞上清液中存在乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase，LDH)表達(dá)增高，提示應(yīng)力超載可能引起滑膜細(xì)胞凋亡。不同刺激方案對(duì)炎性因子也具有不同的作用，16%靜態(tài)拉伸48 h，TNF-α mRNA的表達(dá)明顯增高，同時(shí)上清液中COX-2的表達(dá)增高，提示長(zhǎng)期處于不良應(yīng)力暴露下，會(huì)增加關(guān)節(jié)腔內(nèi)的炎性因子釋放[35]。在幅度為2% 0.2 Hz 2 h與幅度為15% 0.5 Hz 2 h進(jìn)行的短頻循環(huán)拉伸應(yīng)力刺激下，觀察到IL-6、IL-1βmRNA的表達(dá)顯著降低[36]，提示類似正?；顒?dòng)的短暫間歇性應(yīng)力刺激，在一定程度上能夠抑制滑膜炎性因子釋放。不同應(yīng)力刺激對(duì)滑膜的分泌功能也有不同的影響，應(yīng)力超載會(huì)顯著抑制透明質(zhì)酸酶1(Hyalase 1，HAS-1)mRNA的表達(dá)，而2%的靜態(tài)拉伸應(yīng)力能夠促進(jìn)透明質(zhì)酸的分泌[37]。

3 推拿防治KOA炎癥相關(guān)機(jī)制的研究現(xiàn)狀

推拿手法是一種具有特定頻率和幅度的外源性機(jī)械刺激。大量臨床研究證實(shí)，推拿手法對(duì)KOA的療效顯著，推拿手法的相關(guān)機(jī)制研究也在不斷深入。曲崇正等[38]發(fā)現(xiàn)：通過(guò)具有松解特性的推拿手法治療后，能夠顯著降低血清Ⅱ型膠原羧基端端肽(type-Ⅱcollagencarboxy terminal peptide，CTX-Ⅱ)的表達(dá)，調(diào)控關(guān)節(jié)軟骨分解代謝。薛明新等[39]發(fā)現(xiàn)：膏摩法能夠明顯降低KOA模型兔血清NO、IL-1、LTB4、CTX-Ⅱ的含量，調(diào)控KOA的炎癥啟動(dòng)子，減輕軟骨分解代謝。韋嵩等[40]運(yùn)用可視針刀對(duì)KOA兔經(jīng)髕韌帶入路，對(duì)內(nèi)、外側(cè)副韌帶，髕韌帶，髕下脂肪墊等組織進(jìn)行松解，結(jié)果顯示對(duì)髕骨下極的松解能夠減輕軟骨破壞。其機(jī)制可能是通過(guò)下調(diào)TLR4，抑制髓樣分化因子(MyD88)、NF-κB的表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)控炎癥趨化和IL-1R受體的活化。無(wú)論是針刀還是推拿手法，充分的松解關(guān)節(jié)固定裝置，減輕滑膜皺襞和髕股關(guān)節(jié)面的應(yīng)力集中，這一思路是目前調(diào)控應(yīng)力解決早期炎癥變化的關(guān)鍵。劉菲等[41]通過(guò)彈撥、拉伸、搖膝等具有多向拉伸作用的手法治療KOA，結(jié)果顯示，手法治療能夠明顯提升患者活動(dòng)功能，p38蛋白激酶(p38MAPK)和 NF-κB的血清濃度，這與多項(xiàng)前文提及的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)相符?；な峭颇檬址ǖ闹苯幼饔闷鞴伲リP(guān)節(jié)的推拿操作大多具有以髕骨為杠桿的多軸拉伸作用，手法具有降低KOA患者血清炎性因子的作用，可能是通過(guò)適度的拉伸啟動(dòng)滑膜機(jī)械-生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮作用的。

4 小 結(jié)

本文就膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制中炎癥和應(yīng)力介導(dǎo)的相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，從目前的研究來(lái)看，滑膜炎是比較公認(rèn)的早期癥狀，對(duì)KOA病程發(fā)展具有重要意義，后期關(guān)節(jié)軟骨病變和重構(gòu)亦有炎癥參與調(diào)節(jié)。部分學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)力是KOA發(fā)病中的獨(dú)立因素。筆者總結(jié)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力失調(diào)與滑膜炎在時(shí)間和參與器官上均有可能的相關(guān)性。推拿具有調(diào)節(jié)肌肉張力、松解關(guān)節(jié)粘連、改善骨骼代謝的作用，從上文的總結(jié)以及其他的一些研究中可以看出，推拿治療能夠調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)力，介導(dǎo)滑膜內(nèi)環(huán)境調(diào)控，減輕滑膜炎癥，促進(jìn)軟骨保護(hù)，其可能的相關(guān)通路和介質(zhì)包括：MAPK、Wnt、Notch、MCP-1、TLR、NF-κB和TGFβ等。由于KOA發(fā)展過(guò)程中各種因素之間的復(fù)雜作用，在未來(lái)的研究中我們更不能忽視各種因素之間的串?dāng)_。推拿手法防治KOA療效確切，患者易于接受，作為一種單純的機(jī)械刺激方案，推拿手法的應(yīng)用對(duì)減輕患者鎮(zhèn)痛藥物濫用、改善關(guān)節(jié)功能具有重大意義，希望通過(guò)筆者的整理和發(fā)掘?yàn)镵OA防治方案的研究提供新的思路。