膝關(guān)節(jié)纖維化治療方法的研究進(jìn)展

代顯葵，尹文哲，胡逍然，吳桐，張亞龍，蔣雷，周森

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨外四科，哈爾濱 150081)

膝關(guān)節(jié)纖維化是骨關(guān)節(jié)外科發(fā)病率高、治療難度大的膝關(guān)節(jié)疾病。有膝關(guān)節(jié)感染、膝關(guān)節(jié)周圍骨折、膝關(guān)節(jié)周圍開(kāi)放性創(chuàng)傷、膝關(guān)節(jié)前后交叉韌帶損傷或半月板損傷等骨科常見(jiàn)疾病的患者，術(shù)后關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、疼痛大多與關(guān)節(jié)纖維化相關(guān)[1]。膝關(guān)節(jié)及關(guān)節(jié)周圍疾病術(shù)后炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致關(guān)節(jié)周圍滑囊及肌腱攣縮，引起關(guān)節(jié)活動(dòng)度下降、疼痛及腫脹等癥狀。膝關(guān)節(jié)纖維化嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，及時(shí)采取有效的治療措施對(duì)于改善患者的生活質(zhì)量和預(yù)后均非常重要。膝關(guān)節(jié)纖維化的生理病理過(guò)程主要包括肌成纖維細(xì)胞增殖的異常增加和凋亡減少，以及細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)大量合成并形成粘連[2]。ECM生成與降解失調(diào)可導(dǎo)致病理性纖維化[2-3]。ECM在膝關(guān)節(jié)囊內(nèi)形成粘連，使膝關(guān)節(jié)周圍的肌腱和關(guān)節(jié)囊收縮，導(dǎo)致關(guān)節(jié)失去屈曲和(或)伸展功能[4]。目前針對(duì)膝關(guān)節(jié)纖維化臨床以外科治療為主，抗炎、鎮(zhèn)痛治療為輔，其中外科干預(yù)治療主要包括手術(shù)松解粘連、切除ECM、麻醉下手法松解術(shù)(manipulation under anesthesia，MUA)和物理治療等[5]。另外，防治器官纖維化的藥物對(duì)膝關(guān)節(jié)纖維化的治療也可能有效[6]。現(xiàn)就膝關(guān)節(jié)纖維化治療方法的研究進(jìn)展予以綜述。

1 非藥物治療

目前，關(guān)于膝關(guān)節(jié)纖維化外科治療的研究主要集中于病理結(jié)構(gòu)的改善、恢復(fù)患者膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍。外科干預(yù)主要包括：①關(guān)節(jié)鏡下膝關(guān)節(jié)松解術(shù)和切除ECM；②開(kāi)放手術(shù)切除ECM及松解韌帶與肌腱；③MUA；④其他治療方法[如持續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(continuous passive motion，CPM)]也有一定療效[7-8]。

1.1手術(shù)治療和MUA 關(guān)節(jié)鏡下膝關(guān)節(jié)松解術(shù)是目前治療膝關(guān)節(jié)纖維化最常用的方法[7]。膝關(guān)節(jié)纖維化關(guān)節(jié)粘連主要發(fā)生在關(guān)節(jié)囊與股骨髁之間以及前間隙、髕下脂肪墊與脛骨隱窩之間[9]。Jerosch和Aldawoudy[10]提出，清除關(guān)節(jié)腔所有瘢痕、建立內(nèi)外側(cè)間隙并松解髕骨、切除殘留的半月板組織可獲得纖維化膝關(guān)節(jié)平均115°的曲度。少數(shù)患者存在廣泛的關(guān)節(jié)周圍和關(guān)節(jié)內(nèi)纖維化，導(dǎo)致關(guān)節(jié)鏡治療非常困難，需要進(jìn)行開(kāi)放性瘢痕切除、清創(chuàng)和軟組織松解。傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)切開(kāi)松解術(shù)主要包括ECM切除、肌肉肌腱松解以及關(guān)節(jié)間隙釋放，與關(guān)節(jié)鏡下膝關(guān)節(jié)松解術(shù)相比，傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)切開(kāi)松解術(shù)具有創(chuàng)傷大、恢復(fù)慢、復(fù)發(fā)率高等缺點(diǎn)[11]。MUA也常被用于治療膝關(guān)節(jié)纖維化或與關(guān)節(jié)鏡聯(lián)合治療。在手術(shù)室中，患者在全身麻醉、肌肉獲得最佳放松狀態(tài)下屈髖90°，術(shù)者握住脛骨近側(cè)1/3處，緩慢彎曲膝關(guān)節(jié)，如此反復(fù)進(jìn)行，直至聽(tīng)到或者感覺(jué)到的粘連分離不再發(fā)生為止[12]。

外科干預(yù)治療可很好地解除ECM對(duì)關(guān)節(jié)活動(dòng)度的物理限制。ECM的清除釋放了關(guān)節(jié)腔內(nèi)的壓力，阻斷了由機(jī)械壓力引起的肌成纖維細(xì)胞活化與纖維收縮間的正反饋調(diào)節(jié)，同時(shí)還可促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞凋亡；此外，術(shù)中ECM的清除還可降低促纖維化介質(zhì)[如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)]的水平[13]。然而，臨床還需對(duì)手術(shù)和MUA的療效進(jìn)行綜合評(píng)估。不同的膝關(guān)節(jié)纖維化患者在癥狀嚴(yán)重程度、炎癥程度和關(guān)節(jié)纖維化程度方面存在較大差異，且目前在療效評(píng)估以及患者分類方面也尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[14]，這些均會(huì)影響報(bào)告結(jié)果。此外，手術(shù)損傷導(dǎo)致的肌成纖維細(xì)胞異常增加進(jìn)一步導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)纖維化迅速?gòu)?fù)發(fā)；而MUA也可導(dǎo)致骨折、韌帶撕裂和假體損傷等的發(fā)生[15]。因此，未來(lái)仍需進(jìn)一步探究手術(shù)和MUA對(duì)膝關(guān)節(jié)纖維化的療效，而收集大量膝關(guān)節(jié)纖維化臨床資料、制訂相關(guān)的診療指南是目前亟待解決的問(wèn)題。

1.2CPM治療 CPM主要通過(guò)模擬人體的自然運(yùn)動(dòng)，刺激機(jī)體的自然恢復(fù)能力，發(fā)揮組織代償作用，對(duì)于膝關(guān)節(jié)纖維化的預(yù)防和治療均具有確切療效[16]。目前，CPM治療被廣泛應(yīng)用于骨科的臨床治療中，CPM可增加膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)度，降低不能完全活動(dòng)患者術(shù)后膝關(guān)節(jié)纖維化的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[17]。已有報(bào)道顯示，CPM治療可降低兒童前交叉韌帶重建術(shù)后和脛骨平臺(tái)骨折術(shù)后膝關(guān)節(jié)纖維化的發(fā)生率[18-19]。但由于不同的研究對(duì)CPM的治療時(shí)機(jī)、每次治療持續(xù)的時(shí)間以及治療周期的判定不同，故導(dǎo)致目前尚無(wú)完善的治療指南確定其療效。

2 藥物治療

膝關(guān)節(jié)纖維化是由異常增高的腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、TGF-β以及其他介質(zhì)引起的細(xì)胞因子失衡造成，因此，對(duì)細(xì)胞因子和介質(zhì)水平的調(diào)控是一種有效的治療方法。大量治療靶點(diǎn)[20]的存在使研究變得復(fù)雜而緩慢，而針對(duì)多種途徑靶向治療或許可以獲得最佳療效[17]。雖然纖維化被認(rèn)為是一種不可逆轉(zhuǎn)的疾病，但有研究指出，動(dòng)物模型和人體中的纖維化均是可以消退的，甚至部分是可以逆轉(zhuǎn)的，提示ECM的合成和降解可能是動(dòng)態(tài)的，可以雙向進(jìn)行[21]。

2.1抗炎藥物治療 雖然抗炎藥物不能阻止和清除纖維化[21]，但目前仍廣泛用于膝關(guān)節(jié)纖維化的臨床治療。阿司匹林可通過(guò)IκB激酶受體抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的產(chǎn)生，且能夠誘發(fā)更穩(wěn)定、更有效突觸體質(zhì)膜的生成[22]。有研究發(fā)現(xiàn)，阿司匹林可降低肝纖維化動(dòng)物模型的促纖維化介質(zhì)水平，延緩肝臟纖維化進(jìn)展[23]。Salib等[24]研究表明，塞來(lái)昔布能夠選擇性地抑制環(huán)加氧酶2，從而減輕炎癥反應(yīng)，減少成纖維細(xì)胞的激活和病理性ECM堆積；在關(guān)節(jié)纖維化模型家兔的關(guān)節(jié)內(nèi)注射塞來(lái)昔布可顯著減輕家兔關(guān)節(jié)纖維化癥狀。另外，類固醇，尤其是糖皮質(zhì)激素也常用于膝關(guān)節(jié)纖維化患者，以減輕患者癥狀。糖皮質(zhì)激素(如地塞米松、膜聯(lián)蛋白及其衍生物)可減輕肺纖維化，并減少中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤(rùn)。有研究發(fā)現(xiàn)，膜聯(lián)蛋白衍生物Ac2-26多肽可抑制關(guān)節(jié)纖維化模型大鼠的膠原蛋白沉積和TGF-β、TNF-α的活性[25]。酮替芬是一種用于治療哮喘的抗組胺藥物，可調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞的活性。Monument等[26]發(fā)現(xiàn)，酮替芬可通過(guò)減少肥大細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞的數(shù)量減輕家兔關(guān)節(jié)的纖維化。

2.2抗器官纖維化藥物治療 近年來(lái)，隨著吡非尼酮和尼達(dá)尼布的應(yīng)用，肺纖維化的治療效果顯著改善。吡非尼酮可降低TNF-α、IL-1β和IL-6等炎癥細(xì)胞因子水平，同時(shí)還可阻斷TGF-β、血小板源性生長(zhǎng)因子等的產(chǎn)生以及α平滑肌肌動(dòng)蛋白和成纖維細(xì)胞的增殖[27]。已有研究表明，吡非尼酮可減輕小鼠膝關(guān)節(jié)軟骨損傷后的軟骨下骨丟失和纖維化程度[28]?？蛊鞴倮w維化的治療方法可能對(duì)膝關(guān)節(jié)纖維化的治療和預(yù)防有效，因此抗纖維化藥物可單獨(dú)或聯(lián)合其他療法用于膝關(guān)節(jié)纖維化的治療。

2.3TGF-β信號(hào)修飾藥物治療 TGF-β是纖維化的主要誘導(dǎo)物[29]。TGF-β的產(chǎn)生、激活和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)均由不同的途徑完成，因此，在臨床試驗(yàn)中可應(yīng)用抗體、反義寡核苷酸、配體競(jìng)爭(zhēng)性多肽和抑制劑等進(jìn)行膝關(guān)節(jié)纖維化的靶向治療。有研究報(bào)道，二甲雙胍可減少TGF-β的生成、干擾其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而降低炎癥細(xì)胞因子(包括IL-6、IL-17和IL-18)以及肺纖維化動(dòng)物模型的TNF-α水平，減少纖維化開(kāi)始后的膠原沉積和成纖維細(xì)胞增殖，同時(shí)減輕腎臟、肺、肝臟和心臟的纖維化[30]。Zheng等[31]研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可減少大鼠肌腱粘連和α平滑肌肌動(dòng)蛋白的表達(dá)，減輕大鼠肌腱纖維化。Qin等[32]報(bào)道，二甲雙胍可降低體外炎癥細(xì)胞因子的信使RNA水平以及體內(nèi)韌帶成纖維細(xì)胞堿性磷酸酶的活性?？梢?jiàn)，二甲雙胍在治療關(guān)節(jié)纖維化方面潛力巨大且安全性良好，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

Smad3蛋白可促進(jìn)促纖維化蛋白和微RNA的產(chǎn)生，是纖維化過(guò)程中必不可少的物質(zhì)[32]。而鹵夫酮可以通過(guò)TGF-β直接抑制Smad3的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[3]；同時(shí)，鹵夫酮還可通過(guò)滅活活化蛋白激酶NF-κB p65降低輔助性T細(xì)胞17的數(shù)量和炎癥細(xì)胞因子水平[33]。鹵夫酮不僅可降低成纖維細(xì)胞中的Ⅰ型膠原水平，抑制肌成纖維細(xì)胞增殖，而且還可降解和逆轉(zhuǎn)動(dòng)物模型中已經(jīng)形成的纖維化；鹵夫酮抑制TGF-β生成及其信號(hào)調(diào)節(jié)的能力對(duì)治療活動(dòng)性關(guān)節(jié)纖維化具有重要意義，而其誘發(fā)膠原蛋白降解以及破壞已經(jīng)形成的纖維化的作用對(duì)膝關(guān)節(jié)纖維化患者也具有潛在幫助[3]。

2.4表觀遺傳調(diào)控藥物治療 針對(duì)表觀遺傳調(diào)控的藥物可同時(shí)通過(guò)多種途徑改變基因轉(zhuǎn)錄，在治療甚至逆轉(zhuǎn)纖維化方面具有廣闊的應(yīng)用前景[34]。Evans等[35]研究發(fā)現(xiàn)，抑制DNA甲基化酶可以逆轉(zhuǎn)肺成纖維細(xì)胞中環(huán)加氧酶2表達(dá)的下調(diào)，并使其激活。另有研究發(fā)現(xiàn)，肌成纖維細(xì)胞基因的重排或滅活可抑制TGF-β信號(hào)通路的異常調(diào)節(jié)、炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生以及ECM的合成和交聯(lián)[36]。但作用于表觀遺傳調(diào)控的特定抑制劑和促進(jìn)劑可影響多種細(xì)胞并產(chǎn)生靶外效應(yīng)，因此仍需進(jìn)一步研究以明確特定抑制劑和促進(jìn)劑的功能，如蛋白質(zhì)的去乙酰化[37]。Zeybel等[34]證明，涂有肌成纖維細(xì)胞特異性抗體的脂質(zhì)體可靶向作用于肝纖維化的肌成纖維細(xì)胞，這可能有助于解決靶外效應(yīng)的問(wèn)題。

組蛋白去乙酰化酶抑制劑在治療大鼠肝、腎纖維化方面具有較好的療效[38]。Schuetze等[39]研究表明，多種組蛋白去乙酰化酶抑制劑均可抑制體外心臟成纖維細(xì)胞的增殖。此外，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，敲除非編碼RNA可通過(guò)抑制TGF-β信號(hào)通路而減輕小鼠肝臟的纖維化[40]；而去乙?；缚赏ㄟ^(guò)NF-κB亞基的脫乙酰作用下調(diào)炎癥細(xì)胞因子和M1型巨噬細(xì)胞的表達(dá)[37]。Zhang等[41]研究發(fā)現(xiàn)，在體外實(shí)驗(yàn)中，異常高水平的去乙?；缚赏ㄟ^(guò)抑制TGF-β和NF-κB信號(hào)通路阻止人體肌成纖維細(xì)胞的分化，治療膝關(guān)節(jié)纖維化。

目前，許多安全性較好的處方藥也被作為表觀遺傳調(diào)控藥進(jìn)行試用。作為一種組蛋白去乙?；敢种苿?，丙戊酸在體外實(shí)驗(yàn)中可以逆轉(zhuǎn)人肝肌成纖維細(xì)胞的活化[42]。長(zhǎng)期應(yīng)用丙戊酸治療可抑制小鼠心臟纖維化細(xì)胞中活性氧類、TNF-α、IL-6、IL-1β和NF-κB等的激活及表達(dá)[43]。另外，還有多種可能用于治療纖維化疾病的表觀遺傳學(xué)藥物用于膝關(guān)節(jié)纖維化的治療[37,44]。

3 生物制劑治療

多種TGF-β中和抗體已被應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)纖維化等纖維化疾病的早期臨床試驗(yàn)中[45]。由于TGF-β中和抗體可以終止肌成纖維細(xì)胞與細(xì)胞因子間的正反饋調(diào)節(jié)，因此生物制劑將是一種治療膝關(guān)節(jié)纖維化非常有效的治療方法，或許能夠徹底治愈活動(dòng)性膝關(guān)節(jié)纖維化。IL-1抗體可與IL-1結(jié)合并使其失活，IL-1受體拮抗劑阿那白滯素已成功用于器官纖維化的預(yù)防[46]。表明IL-1在纖維化發(fā)生過(guò)程中起重要作用，但阿那白滯素及其類似產(chǎn)品用于預(yù)防和治療關(guān)節(jié)纖維化的療效還有待進(jìn)一步研究。

TNF-α抗體已經(jīng)被證明可減輕和預(yù)防小鼠肺纖維化[47]，TNF-α抗體可通過(guò)中和TNF-α阻斷其他炎癥細(xì)胞因子(如IL-1和IL-6)發(fā)生的炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，并減輕由該炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)造成的組織損傷，同時(shí)減少炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)中活性氧類的產(chǎn)生[48]。TNF-α抗體可降低TGF-β、TGF-β受體及Ⅰ型膠原蛋白等的預(yù)期效果[47]，提示TNF-α抗體在治療關(guān)節(jié)纖維化疾病方面前景廣泛。Verjee等[48]研究表明，TNF-α抗體可抑制迪皮特朗病患者的肌成纖維細(xì)胞收縮。此外，動(dòng)物研究表明，TNF-α抗體能夠減輕脂肪肝大鼠的炎癥和纖維化，并降低血清中的TGF-β水平[47]。TNF-α對(duì)周圍神經(jīng)痛具有敏化作用[49]，因此TNF-α抗體可能有利于疼痛的治療。但TNF-α抗體治療關(guān)節(jié)纖維化的療效目前尚不清楚。TNF-α抗體具有多效性，其在器官纖維化中的作用仍存在爭(zhēng)議，且TNF-α對(duì)不同器官可能存在不同作用[46]。因此，TNF-α在纖維化過(guò)程中的重要性還有待明確，TNF-α抗體作為纖維化疾病治療藥物的有效性也有待進(jìn)一步研究。間充質(zhì)干細(xì)胞能夠定位到損傷的組織，并可分化為不同類型的組織[50]。間充質(zhì)干細(xì)胞可以通過(guò)改變免疫細(xì)胞的活性和增殖能力，起到調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能的作用，但其抗炎作用目前正處于肺纖維化治療的臨床試驗(yàn)階段[51]。未來(lái)，間充質(zhì)干細(xì)胞治療關(guān)節(jié)纖維化疾病的安全性與療效仍需進(jìn)一步明確。

4 其他療法

抗纖維化藥物可以作為植入物或支架的涂層用來(lái)預(yù)防術(shù)后關(guān)節(jié)纖維化的發(fā)生。其中，鹵夫酮就是一種有應(yīng)用前景的抗纖維化候選藥物。有研究表明，以鹵夫酮作為涂層的植入物可以減輕大鼠的關(guān)節(jié)纖維化[52]。Arsoy等[53]成功地將含有羅格列酮的水凝膠支架植入兔創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)纖維化模型的關(guān)節(jié)內(nèi)，結(jié)果顯示，因纖維化導(dǎo)致的兔關(guān)節(jié)活動(dòng)度下降顯著減輕。另外，低氧在膝關(guān)節(jié)纖維化治療中的作用也值得研究。以缺氧誘導(dǎo)因子1或其下游信號(hào)為靶點(diǎn)可阻止局部組織纖維化過(guò)程中的血管減少，減少正反饋調(diào)節(jié)相關(guān)TGF-β的產(chǎn)生，抑制肌成纖維細(xì)胞的激活[54]。另一個(gè)可以早期干預(yù)的靶點(diǎn)為P物質(zhì)，在動(dòng)物模型中敲除P物質(zhì)受體可以減輕動(dòng)物肝臟纖維化[55]；有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，P物質(zhì)受體拮抗劑能夠下調(diào)一些促關(guān)節(jié)纖維化基因的表達(dá)，減輕結(jié)腸的纖維化和炎癥[56]。還有研究發(fā)現(xiàn)，向關(guān)節(jié)內(nèi)注射分解特定膠原蛋白的膠原酶，可以增加動(dòng)物模型膝關(guān)節(jié)纖維化的關(guān)節(jié)活動(dòng)度[57]。

5 小 結(jié)

目前，臨床關(guān)于關(guān)節(jié)纖維化疾病治療的研究較多，但大多仍處于基礎(chǔ)研究階段。手術(shù)松解或切除ECM和MUA是治療膝關(guān)節(jié)纖維化的主要方法，但手術(shù)治療的潛在益處與風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)存在。此外，器官纖維化療法可能對(duì)關(guān)節(jié)纖維化有效，多種抗器官纖維化藥物(包括表觀遺傳調(diào)控制劑、生物制劑等)在治療膝關(guān)節(jié)纖維化中具有潛在的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步探究。目前針對(duì)膝關(guān)節(jié)纖維化的治療大多療效不佳，而針對(duì)膝關(guān)節(jié)纖維化病理機(jī)制的藥理學(xué)治療大多仍處于動(dòng)物研究階段，故未來(lái)需進(jìn)一步深入研究。