太極拳對(duì)膝骨關(guān)節(jié)炎的影響和機(jī)制研究進(jìn)展*

凡勇福，常譯牛，蘇凱奇，劉飛來(lái)，高 靜，印 帥，馮曉東,

（1.河南中醫(yī)藥大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，河南 鄭州 450000；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南 鄭州4 50000）

膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是一種常見的慢性關(guān)節(jié)疾病，以關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)退化、肌肉功能受損為特征，臨床主要表現(xiàn)為進(jìn)行性發(fā)展的膝關(guān)節(jié)疼痛、僵硬、功能障礙，甚者可造成關(guān)節(jié)畸形，對(duì)患者的生活質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[3]，60歲以上成年人中，男性KOA的患病率約為10%，女性約為13%[4]。膝骨關(guān)節(jié)炎的高發(fā)病率和高致殘率使之成為中老年人殘疾的主要原因之一。

目前KOA的臨床治療方法[5]眾多，非手術(shù)治療包括口服非甾體抗炎藥物、皮質(zhì)類固醇和生物注射等方法均對(duì)KOA有一定的緩解作用，但也存在很多弊端；手術(shù)治療如關(guān)節(jié)置換術(shù)等伴有失血性休克、術(shù)后感染等風(fēng)險(xiǎn)，且費(fèi)用高昂，給患者帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[6]，因此臨床上迫切需要一種安全、有效的KOA治療方法。而太極拳運(yùn)動(dòng)療法具有效果好、花費(fèi)少、副作用小等優(yōu)勢(shì)，被越來(lái)越多的KOA患者所接受。在最新的2019年美國(guó)風(fēng)濕病學(xué)院膝骨關(guān)節(jié)炎管理指南中，強(qiáng)烈推薦中國(guó)傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)太極拳作為一種有效的運(yùn)動(dòng)治療手段[7]。筆者將太極拳鍛煉干預(yù)KOA的臨床療效和作用機(jī)制進(jìn)行梳理，方便更好地指導(dǎo)臨床實(shí)踐應(yīng)用，并結(jié)合目前的研究現(xiàn)狀作出展望。

1 太極拳鍛煉干預(yù)KOA的臨床療效

1.1 太極拳鍛煉與KOA患者心理行為的關(guān)系KOA是一種慢性疾病，患者因長(zhǎng)期遭受疼痛、行動(dòng)能力下降及社會(huì)交往受限的困擾，易出現(xiàn)焦慮、抑郁等情緒，從而導(dǎo)致其生活質(zhì)量下降[8]。以往研究發(fā)現(xiàn)[9]，有1/3的KOA患者存在心理障礙，故加強(qiáng)對(duì)KOA患者心理障礙的干預(yù)也是不容忽視的一部分。GE Y等[10]發(fā)現(xiàn)8周的太極拳鍛煉既能緩解抑郁、焦慮等情緒，又能調(diào)節(jié)自我控制行為和改善睡眠質(zhì)量。此外，太極拳鍛煉可直接或間接干預(yù)與KOA相關(guān)的自主神經(jīng)區(qū)域。施振文等[11]發(fā)現(xiàn)太極拳鍛煉能夠降低自主神經(jīng)緊張性、提高神經(jīng)行為功能，同時(shí)長(zhǎng)期鍛煉可以減少自由基對(duì)機(jī)體的損害，改善細(xì)胞代謝功能，在一定程度上延緩衰老進(jìn)程，增加心理健康水平[12]。因此，KOA患者在進(jìn)行藥物治療的同時(shí)，也需適時(shí)進(jìn)行太極拳鍛煉來(lái)放松心情，緩解心理癥狀。

1.2 太極拳鍛煉改善患者的功能障礙和生存質(zhì)量KOA患者常伴有膝關(guān)節(jié)疼痛、僵硬等癥狀，從而影響其功能狀況和生存質(zhì)量[13]。WANG C C等[14]把204例有癥狀的KOA患者分成太極拳鍛煉組和物理治療對(duì)照組，采用美國(guó)西部Ontario和Mc Master大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)（The Western Ontarioand Mc Master Universities Osteoarthritis Index，WOMAC）量表分疼痛、僵硬、關(guān)節(jié)功能三類進(jìn)行評(píng)分，發(fā)現(xiàn)在12周時(shí)兩組患者WOMAC評(píng)分均下降且結(jié)果差異不大，證明太極拳鍛煉能顯著改善KOA患者的功能障礙。LEE H J等[15]研究顯示8周的太極拳鍛煉可有效改善KOA患者生存質(zhì)量和6米步行距離。由此可知，合理的太極拳鍛煉不僅可減輕疼痛、改善關(guān)節(jié)僵硬，還能增強(qiáng)膝部穩(wěn)定性及提高行走能力，而且可從多方面改善KOA患者的功能障礙和生存質(zhì)量。因此，臨床醫(yī)師應(yīng)充分意識(shí)到太極拳鍛煉改善KOA患者臨床癥狀的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而加大對(duì)KOA患者太極拳運(yùn)動(dòng)處方的推廣應(yīng)用。

2 太極拳鍛煉干預(yù)KOA的作用機(jī)制研究

2.1 太極拳鍛煉對(duì)KOA的抗炎鎮(zhèn)痛機(jī)制膝關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥增多是造成患者疼痛的主要病理機(jī)制，而太極拳鍛煉可以降低炎癥反應(yīng)，發(fā)揮良好的鎮(zhèn)痛作用[16]。一方面，太極拳鍛煉可通過(guò)降低核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor kap-pa B，NF-κB）的活性[17]來(lái)抑制交感神經(jīng)活動(dòng)，繼而使巨噬細(xì)胞減少釋放促炎因子(如TNF-α）來(lái)減輕炎癥反應(yīng)[18]；另一方面，太極拳鍛煉可使具有強(qiáng)大抗炎作用的內(nèi)源性糖皮質(zhì)激素（endogenous glucocorticoid，EGC）[19]釋放增多，在抑制促炎性細(xì)胞因子的同時(shí)，還可增加抗炎細(xì)胞因子（如IL-10）的合成來(lái)促進(jìn)炎癥消退，共同緩解患者疼痛。此外，太極拳鍛煉還能通過(guò)激活副交感神經(jīng)使血液回流到四肢，使應(yīng)激激素恢復(fù)到正常水平，提高患者痛閾[20-21]，減輕疼痛。因此，太極拳鍛煉既可通過(guò)減少促炎因子的釋放，增加抗炎因子的合成，又可通過(guò)激活副交感神經(jīng)傳導(dǎo)和抑制交感神經(jīng)活動(dòng)等多方面來(lái)緩解疼痛。

2.2 太極拳鍛煉促進(jìn)血液循環(huán)膝關(guān)節(jié)周圍血流不暢也是引起患處疼痛、僵硬的重要因素[22]。研究發(fā)現(xiàn)[23]，太極拳鍛煉可以加快血流速度，改善血液循環(huán)，促進(jìn)KOA的恢復(fù)[24]。一方面，太極拳鍛煉時(shí)副交感興奮性增強(qiáng)[25]使微血管前括約肌充分舒張，血流速度加快，紅細(xì)胞發(fā)生疊連和聚集減少，進(jìn)而促進(jìn)膝關(guān)節(jié)周圍血液循環(huán)，改善KOA患者關(guān)節(jié)僵硬狀態(tài)；另一方面，太極拳鍛煉既可降低交感縮血管神經(jīng)的緊張度，使其末梢釋放去甲腎上腺素減少，促進(jìn)心肌分泌心鈉素增多，又可使血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放內(nèi)源性氣態(tài)血管舒張因子（如一氧化氮、一氧化碳等），使外周阻力降低，血管舒張[26]。同時(shí)太極拳鍛煉能使肌肉交感舒血管神經(jīng)的興奮性提高，局部代謝產(chǎn)物（如乳酸、二氧化碳、腺苷、腺苷酸等）[26]舒血管物質(zhì)增多，肌肉血管舒張，改善局部血液循環(huán)。此外，太極拳鍛煉[27]也能提高細(xì)胞從低氧血癥和血漿中利用氧的能力，增加線粒體的數(shù)量和體積，從而提高三磷酸腺苷（adenosine-triphosphate，ATP）供能，使血管和淋巴管擴(kuò)張，加快局部血液循環(huán)。因此，太極拳鍛煉不僅能通過(guò)疏通閉塞的微細(xì)血管，促進(jìn)血管舒張因子的生成，還能通過(guò)提高ATP供能，使血管和淋巴管擴(kuò)張，從而改善局部血液循環(huán)，加快KOA的恢復(fù)。

2.3 太極拳鍛煉對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的保護(hù)軟骨退變是膝關(guān)節(jié)損傷的關(guān)鍵[28]。當(dāng)關(guān)節(jié)軟骨出現(xiàn)退變時(shí)，不同的信號(hào)通路通過(guò)接收關(guān)節(jié)內(nèi)的炎性刺激及應(yīng)激，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞凋亡，破壞關(guān)節(jié)軟骨[29-31]，而太極拳鍛煉具有減緩炎癥反應(yīng)及改善應(yīng)激狀態(tài)的作用，繼而保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨[32]。太極拳鍛煉可阻止由炎癥因子所介導(dǎo)的關(guān)節(jié)軟骨退化，有效減緩KOA患者膝關(guān)節(jié)軟骨表面原纖維形成[33]。TNF-α和IL-6是病理?xiàng)l件下降低骨密度的重要因子，而太極拳鍛煉對(duì)其有明顯的抑制作用，可以減少骨量的流失[34]。除了減少相關(guān)炎癥因子表達(dá)抑制骨吸收外，太極拳鍛煉還能提高機(jī)體抗氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的能力[35]，從而促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖。JI N C等[36]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期低強(qiáng)度有氧鍛煉可以增加細(xì)胞適應(yīng)性應(yīng)答，減緩ROS造成的細(xì)胞損傷，抑制細(xì)胞凋亡，增加軟骨細(xì)胞含量，促進(jìn)軟骨損傷修復(fù)。此外，太極拳鍛煉還可通過(guò)刺激產(chǎn)生的IL-10對(duì)Janus激酶（Janus kinase，JAK）/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄活化子（signal transducer and activator of transcription，STAT）信號(hào)通路的調(diào)控來(lái)抑制一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，i－NOS）和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）等軟骨降解酶的表達(dá)[37]，從而減少骨質(zhì)破壞，保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨。因此當(dāng)軟骨受損時(shí)，可以采用中、低強(qiáng)度的太極拳鍛煉以消除過(guò)多的炎癥因子和ROS，從抑制骨吸收、促進(jìn)骨形成方面來(lái)保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨。

2.4 太極拳鍛煉對(duì)腸道菌群的影響腸道菌群與KOA的發(fā)生密切相關(guān)[38]，而太極拳鍛煉可調(diào)節(jié)腸道優(yōu)勢(shì)菌群的分布[39]，減少有害菌群的數(shù)量，進(jìn)而抑制促炎因子的表達(dá)[40]，促進(jìn)KOA的恢復(fù)。細(xì)菌細(xì)胞壁中的脂多糖（lipopo-lysaccharide，LPS）既可通過(guò)活化關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中Toll樣受體4（TLR4）來(lái)誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞發(fā)生炎癥反應(yīng)，也可直接誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞發(fā)生分解反應(yīng)，加重KOA患者的病情[41]；腸道益生菌產(chǎn)生的短鏈脂肪酸（Shortchain fatty acid，SCFA）[42]既可抑制細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）和血管細(xì)胞黏附分子-1（VCAM-1）的表達(dá)來(lái)起到抗炎作用，又可阻礙TNF-α和脂多糖對(duì)NF-κB的激活，使腎上腺素能信號(hào)釋放減少，減輕炎癥反應(yīng)，緩解KOA的炎癥反應(yīng)。周濤等[43]發(fā)現(xiàn)太極拳鍛煉時(shí)腸道雙歧桿菌、乳桿菌等有益菌群顯著增加，而雙歧桿菌和乳桿菌可以減少LPS的分泌，進(jìn)而減少TNF-α和IL-6等促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，減輕炎癥反應(yīng)。此外，鄭貞等[44]發(fā)現(xiàn)不同訓(xùn)練時(shí)間的太極拳鍛煉均能增加腸道益生菌數(shù)量，進(jìn)而產(chǎn)生更多的SCFA來(lái)抑制促炎因子的分泌，減緩炎癥的進(jìn)程。因此，太極拳鍛煉既可通過(guò)腸道菌群減少機(jī)體LPS的生成，發(fā)揮對(duì)炎癥的調(diào)控作用，又可通過(guò)腸道菌群增加SCFA的生成，降低炎癥因子的含量，從兩方面緩解KOA的炎癥反應(yīng)。

3 討論與展望

綜上所述，太極拳鍛煉對(duì)KOA的干預(yù)是全面且系統(tǒng)的。太極拳鍛煉能夠顯著減輕KOA患者疼痛，愉悅身心，緩解KOA患者的焦慮和抑郁情緒，改善功能障礙，提高生存質(zhì)量。太極拳鍛煉既可通過(guò)減少促炎因子（如TNF-α）的釋放，增加抗炎因子（如IL-10）的合成，也可通過(guò)抑制交感神經(jīng)活動(dòng)，激活副交感神經(jīng)傳導(dǎo)，從多方面減輕疼痛。而對(duì)于關(guān)節(jié)軟骨損傷，太極拳鍛煉可降低iNOS、MMPs的表達(dá)，抑制關(guān)節(jié)軟骨降解，促進(jìn)KOA關(guān)節(jié)軟骨的恢復(fù)。此外，太極拳鍛煉還能疏通閉塞的微血管，誘導(dǎo)毛細(xì)血管再生，擴(kuò)張血管，增加細(xì)胞利用氧的能力，從而促進(jìn)血液循環(huán)。因此，太極拳鍛煉能從多方面緩解KOA患者疼痛，并改善患者的生活質(zhì)量。

太極拳鍛煉作為一種有效的KOA防治手段，被廣泛應(yīng)用于臨床，但是目前研究存在很多不足之處：太極拳鍛煉干預(yù)KOA的療效評(píng)價(jià)指標(biāo)單一，缺乏中醫(yī)的療效評(píng)價(jià)指標(biāo)；在進(jìn)行臨床研究時(shí)，存在所選試驗(yàn)樣本量較小、未檢測(cè)鍛煉強(qiáng)度、試驗(yàn)周期較短等問(wèn)題，嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果的精確性；太極拳鍛煉促進(jìn)抗炎細(xì)胞因子（如IL-10）的表達(dá)機(jī)制還不清楚。此外，隨著神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)太極拳鍛煉能夠在多個(gè)腦區(qū)和腦網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)，但是仍需要進(jìn)一步驗(yàn)證太極拳鍛煉臨床療效背后的中樞腦功能效應(yīng)機(jī)制。

為了進(jìn)一步完善太極拳鍛煉干預(yù)KOA的機(jī)制基礎(chǔ)，更好的指導(dǎo)臨床實(shí)踐應(yīng)用，特做出以下展望：（1）重視中醫(yī)的療效評(píng)價(jià)方法，可以采用中醫(yī)癥狀或中醫(yī)證候評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，用多指標(biāo)或者多維度來(lái)評(píng)價(jià)，同時(shí)進(jìn)一步探討太極拳鍛煉KOA的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立更為規(guī)范的KOA中醫(yī)療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；（2）探索太極拳鍛煉干預(yù)KOA的最宜強(qiáng)度，減少有害刺激，同時(shí)適當(dāng)擴(kuò)大樣本量，嚴(yán)格把控試驗(yàn)質(zhì)量，提高結(jié)果的精確性和可重復(fù)性；（3）可從太極拳鍛煉調(diào)控信號(hào)通路、基因表達(dá)等角度，繼續(xù)研究IL-10等抗炎細(xì)胞因子的表達(dá)機(jī)制，進(jìn)一步完善太極拳鍛煉促進(jìn)KOA關(guān)節(jié)軟骨再生的機(jī)制；（4）可應(yīng)用多模態(tài)成像技術(shù)、動(dòng)態(tài)長(zhǎng)時(shí)間窗靜息態(tài)BOLD-fMRI技術(shù)對(duì)太極拳鍛煉相關(guān)的中樞腦功能機(jī)制做進(jìn)一步研究。