王飛，劉克敏

近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的迅速發(fā)展以及細(xì)胞因子研究的深入，炎性細(xì)胞因子在膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后造成疼痛及僵直的作用越來(lái)越受到重視。大量研究表明，膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后周?chē)M織，包括關(guān)節(jié)囊、滑膜、關(guān)節(jié)軟骨、半月板等，均能產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，這就提示膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后疼痛及僵直與其局部的炎癥反應(yīng)及炎性細(xì)胞因子有關(guān)。在膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后，炎性細(xì)胞因子的存在是僵直的原因還是結(jié)果，目前還不清楚。最有可能的解釋是炎性細(xì)胞因子可能是通過(guò)自分泌或旁分泌的方式作用于膝關(guān)節(jié)周?chē)ㄟ^(guò)改變其生物行為和(或)產(chǎn)生病理效應(yīng)，從而參與僵直的形成。而膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后的細(xì)胞生物學(xué)行為改變后，可產(chǎn)生各種炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)并引起膝關(guān)節(jié)僵直。膝關(guān)節(jié)疼痛和(或)僵直發(fā)生后，在康復(fù)治療過(guò)程中又反過(guò)來(lái)刺激各種炎性因子的產(chǎn)生及變化。兩者相互促進(jìn)，互為因果。

這些炎性細(xì)胞因子中有促進(jìn)和加速炎癥反應(yīng)的因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)、白細(xì)胞介素-1(interleukin-1,IL-1)、白細(xì)胞介素-2(IL-2)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、環(huán)氧酶(cyclooxygenase,Cox)等。下面對(duì)各種炎性細(xì)胞因子近年的研究進(jìn)行綜述。

1 白細(xì)胞介素(interleukin,IL)

白細(xì)胞介素簡(jiǎn)稱(chēng)白介素，是由多種細(xì)胞產(chǎn)生并作用于多種細(xì)胞的一類(lèi)細(xì)胞因子。它和血細(xì)胞生長(zhǎng)因子同屬細(xì)胞因子。兩者相互協(xié)調(diào)，相互作用，共同完成造血和免疫調(diào)節(jié)功能。IL在傳遞信息，激活與調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞，介導(dǎo)T、B細(xì)胞活化、增殖與分化在炎癥反應(yīng)中起重要作用。目前已發(fā)現(xiàn)了35個(gè)IL，分別命名為，IL-1～I(xiàn)L-35。而在膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后的研究中主要集中在IL-1、IL-2和IL-6。

1.1 白細(xì)胞介素-1(interleukin-1,IL-1)

IL-1是單核細(xì)胞產(chǎn)生的多肽，血管內(nèi)皮細(xì)胞、大小膠質(zhì)細(xì)胞、星形細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞均能產(chǎn)生IL-1。Clausen等用凝膠過(guò)濾的化學(xué)分析和高效液相陰離子交換色譜法研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放IL-1，當(dāng)加到培養(yǎng)中的巨噬細(xì)胞內(nèi)時(shí)，可增加細(xì)胞數(shù)5～7倍[1]。Karao?lan等研究發(fā)現(xiàn)，IL-1可影響下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)激素的釋放，多種神經(jīng)遞質(zhì)如5-羥色胺、去甲腎上腺素、多巴胺、乙酰膽堿、氨基丁酸、促腎上腺素釋放因子、促甲狀腺激素釋放激素及阿片肽等的作用均與IL-1有關(guān)[2]。IL-1還參與宿主防御，參與免疫反應(yīng)，炎癥、發(fā)熱、急性期蛋白質(zhì)合成，全身或局部誘發(fā)的IL-1可有力地啟動(dòng)、加強(qiáng)、延長(zhǎng)創(chuàng)傷后疾病應(yīng)激狀態(tài)的炎癥反應(yīng)，與IL-1相應(yīng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的改變可使白細(xì)胞滲到炎癥區(qū)[3-4]。此外，IL-1能夠刺激星形細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞的激活和增生，介導(dǎo)星形細(xì)胞表面干擾介導(dǎo)的Ⅱ類(lèi)主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)抗原的調(diào)節(jié)，刺激星形細(xì)胞分泌IL-6，使星形細(xì)胞擴(kuò)增，膠質(zhì)細(xì)胞溶解[5-6]。

IL-1還是重要的炎性介質(zhì)之一，也是一種熱原質(zhì)成分[7]，具有致熱和介導(dǎo)炎癥的作用，主要在細(xì)胞免疫激活中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。IL-1受各種刺激因子(包括抗原、內(nèi)毒素、細(xì)菌及病毒等)所誘導(dǎo)，在急性和慢性炎癥的致病過(guò)程發(fā)揮重要作用[8]。IL-1升高在某些自身免疫性炎癥反應(yīng)，如類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎時(shí)，IL-1參與了關(guān)節(jié)滑膜、軟骨的病理?yè)p傷過(guò)程，在多種關(guān)節(jié)炎[9](包括創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、骨性關(guān)節(jié)炎、色素絨毛結(jié)節(jié)性滑膜炎等)的關(guān)節(jié)液中可測(cè)出高水平IL-1。監(jiān)測(cè)IL-1的釋放有助于了解機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)能力，可為疾病的診斷、療效觀察及預(yù)后判斷等提供一項(xiàng)可靠依據(jù)。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，IL-1在早期膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后的病理過(guò)程中占有重要的地位。IL-1可通過(guò)誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)的表達(dá)，引起蛋白多糖的降解。Ross等發(fā)現(xiàn)，IL-1可以通過(guò)影響MMPs的生物活性以及抑制基質(zhì)中蛋白多糖的合成而導(dǎo)致創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)軟骨退變的發(fā)生，而且這種作用呈現(xiàn)明顯的時(shí)間和濃度依賴(lài)性[10]。Wassilew等發(fā)現(xiàn)IL-1能促使滑膜細(xì)胞產(chǎn)生的前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)和磷脂酶A2(phospholipaseA2，PLA2)增加，且分泌量呈劑量依賴(lài)性增加，而后兩者同時(shí)誘導(dǎo)酪蛋白酶(casein)mRNA的產(chǎn)生，減少創(chuàng)傷后早期膝關(guān)節(jié)滑膜中總的蛋白多糖含量，從而導(dǎo)致關(guān)節(jié)滑膜萎縮、退變加劇[11]。

1.2 白細(xì)胞介素-2(interleukin-2,IL-2)

IL-2原稱(chēng)T細(xì)胞生長(zhǎng)因子，是最為重要的淋巴因子之一，在機(jī)體復(fù)雜免疫網(wǎng)絡(luò)中起中心調(diào)節(jié)作用，它能誘導(dǎo)和激活機(jī)體多種免疫細(xì)胞發(fā)揮效應(yīng)。因此，IL-2在機(jī)體免疫應(yīng)答、免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤免疫中具有重要作用。IL-2的產(chǎn)生或表達(dá)異常與臨床多種疾病有密切關(guān)系[12]。通過(guò)測(cè)定人外周血、尿液中IL-2水平，或激活淋巴細(xì)胞上清液中IL-2水平，可為疾病的早期診斷、預(yù)后及療效觀察提供可靠數(shù)據(jù)。IL-2低下在多種原發(fā)性免疫缺陷病和繼發(fā)性免疫缺陷病時(shí)均可伴有產(chǎn)生IL-2水平和表達(dá)IL-2膜受體的能力顯著降低，如類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[13-14]、紅斑狼瘡、麻風(fēng)病、艾滋病等。Vangsness等在分子基礎(chǔ)水平研究骨性關(guān)節(jié)炎時(shí)發(fā)現(xiàn)，骨關(guān)節(jié)炎患者滑膜中IL-2表達(dá)水平較正常膝關(guān)節(jié)滑膜明顯升高[15]。Cuellar等還發(fā)現(xiàn)，在膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期，即使半月板仍然完好，在半月板中的IL-2表達(dá)水平仍然明顯高于正常膝關(guān)節(jié)半月板，并且與疼痛及僵直形成有密切關(guān)系[16]。

1.3 白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)

IL-6是一種來(lái)源廣泛的細(xì)胞因子，它可被多種淋巴細(xì)胞和非淋巴細(xì)胞自發(fā)地或在各種因素刺激下產(chǎn)生。IL-6是細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中一種多效應(yīng)的細(xì)胞因子[17]，對(duì)多種細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化及其基因表達(dá)都有影響。IL-6還是重要的炎癥促進(jìn)劑，可刺激炎癥細(xì)胞聚集，激活和炎癥介質(zhì)的釋放，促進(jìn)膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后疼痛及早期僵直形成的驗(yàn)證過(guò)程[16]。Huebner等在兔膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期僵直形成的過(guò)程中研究發(fā)現(xiàn)，IL-6、IL-1β、TNF-α在關(guān)節(jié)囊攣縮過(guò)程中含量相應(yīng)增加，提示炎性細(xì)胞因子可能在關(guān)節(jié)僵直的形成和發(fā)展中起重要作用[18]。Sui和Lee等對(duì)正常和膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期的關(guān)節(jié)軟骨組織分別進(jìn)行體外培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)傷后早期的膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨組織培養(yǎng)液中IL-6含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常的膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨組織，提示IL-6可能參與了膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期僵直形成的過(guò)程[19]。Lin等同樣認(rèn)為，IL-6可能通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的功能而促進(jìn)膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期的自身免疫反應(yīng)，從而加劇膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后僵直形成過(guò)程[20]。還有研究認(rèn)為，在膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期，僵直形成的病理過(guò)程中有自身免疫反應(yīng)機(jī)制參與[21]。總之，IL-6在膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期僵直形成過(guò)程中的作用是多方面的，具體作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步深入研究。

2 腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)

19世紀(jì)末人們發(fā)現(xiàn)，某些腫瘤患者感染細(xì)菌或注射細(xì)菌毒素混合物后，腫瘤會(huì)縮小。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為是細(xì)菌內(nèi)毒素所導(dǎo)致的效應(yīng)。1975年，Carswell及其同事發(fā)現(xiàn)，感染卡介苗的小鼠用內(nèi)毒素處理后，其血清中含有一種具有內(nèi)毒素樣能使腫瘤壞死的物質(zhì)，稱(chēng)其為腫瘤壞死因子[22]。1985年Shalaby把巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的腫瘤壞死因子命名為T(mén)NF-α，把T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的淋巴毒素(lymph toxin,LT)命名為T(mén)NF-β[23]。TNF-α又稱(chēng)惡質(zhì)素。

TNF不僅是一種抗腫瘤炎性細(xì)胞因子，還是一種真正的多效因子，具有多種生物學(xué)效應(yīng)。TNF可直接作用于T細(xì)胞、B細(xì)胞、Mφ、NK細(xì)胞等效應(yīng)細(xì)胞，在細(xì)胞分子水平上發(fā)揮作用。TNF主要由巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生。Ng已發(fā)現(xiàn)，TNF可對(duì)眾多的組織器官產(chǎn)生生物效應(yīng)，是體內(nèi)細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中重要的多功能物質(zhì)[24]。Kaye等同樣認(rèn)為，TNF具有多種生物效應(yīng)，主要是介導(dǎo)抗腫瘤及調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能，也是炎癥反應(yīng)介質(zhì)之一，參與炎癥病變的多方面病理變化[25]。有研究證明，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者的膝關(guān)節(jié)滑膜中有大量TNF存在[26]。還有研究證明，在嚴(yán)重創(chuàng)傷后、膿毒敗血癥、感染性肺炎等嚴(yán)重致命性疾病時(shí)，血清中TNF含量明顯增高[27]。細(xì)菌、瘧疾抗原、病毒感染均可誘導(dǎo)TNF產(chǎn)生，TNF又反過(guò)來(lái)具有抗細(xì)菌、抗病毒、抗瘧疾的作用。TNF還是內(nèi)源性熱原質(zhì)，引起發(fā)熱，并誘導(dǎo)創(chuàng)傷急性期蛋白的合成[28]。TNF引起發(fā)熱可能是通過(guò)直接刺激下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞和刺激巨噬細(xì)胞釋放IL-1而引起，還可通過(guò)IL-1、TNF-α刺激其它細(xì)胞產(chǎn)生IL-6。TNF在體外還可刺激骨質(zhì)破壞和再吸收，抑制新骨形成[29]。將重組TNF加入體外骨培養(yǎng)物可使多核的破骨細(xì)胞數(shù)增加，礦化的骨質(zhì)質(zhì)量下降，骨膠原(骨質(zhì)的主要成分)合成抑制。TNF刺激骨吸收是通過(guò)誘導(dǎo)成骨細(xì)胞產(chǎn)生一種可溶性因子完成的。

TNF-α是一種單核因子，主要由激活的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，中性粒細(xì)胞、淋巴激活殺傷細(xì)胞(lymphocyte activated killer cells,LAK)、星狀細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞亦可產(chǎn)生TNF-α。近期研究認(rèn)為，TNF-α主要有以下作用：可以上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶的活性和基因表達(dá)；能刺激產(chǎn)生其他炎性細(xì)胞因子，如IL-1、IL-6、IL-8和PGE2等；能刺激細(xì)胞遷徙，改變內(nèi)皮細(xì)胞的通透性；能降低基質(zhì)中膠原和蛋白多糖的合成；能刺激機(jī)體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[30]。Fiocco應(yīng)用單克隆抗TNF-α抗體對(duì)膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期關(guān)節(jié)滑膜組織進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，早期僵直的膝關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞中存在TNF-α，并證明創(chuàng)傷早期僵直膝關(guān)節(jié)所釋放的TNF-α可啟動(dòng)一系列的神經(jīng)病理變化[31]。Woodell-May通過(guò)對(duì)比TNF-α與IL-1β在蛋白水平，細(xì)胞因子的降解和基因受體方面面對(duì)人正常和膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后的關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)在同一刺激水平時(shí)，TNF-α并不能誘導(dǎo)MMPs的表達(dá)，但是它可以使IL-1β的表達(dá)增多，從而說(shuō)明TNF-α可能是膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后早期僵直中重要的啟動(dòng)因素[32]。

但是，關(guān)于創(chuàng)傷后僵直膝關(guān)節(jié)周?chē)∪饨M織中TNF-α的來(lái)源和及其機(jī)制，目前仍未明了。有研究認(rèn)為，在大鼠創(chuàng)傷后膝關(guān)節(jié)僵直的形成過(guò)程中，肌肉細(xì)胞就開(kāi)始產(chǎn)生TNF-α和IL-1等炎性細(xì)胞因子，而這些炎性細(xì)胞因子可以從細(xì)胞內(nèi)遷移到細(xì)胞外，導(dǎo)致創(chuàng)傷后僵直膝關(guān)節(jié)周?chē)∪饨M織巨噬細(xì)胞集聚，由于聚集的巨噬細(xì)胞具有強(qiáng)大的吞噬功能及其釋放的基質(zhì)金屬蛋白酶的作用，病變的肌肉組織可逐漸萎縮[33]。Orita和Koshi等認(rèn)為，TNF-α可能參與并促進(jìn)創(chuàng)傷后膝關(guān)節(jié)僵直的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，在創(chuàng)傷后膝關(guān)節(jié)僵直的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要的作用[34]。

3 環(huán)氧酶(cyclooxygenase,Cox)

Cox是前列腺素(prostaglandin,PG)合成所必須的酶，也是PG合成初始步驟中的關(guān)鍵性限速酶。又稱(chēng)環(huán)氧化物水化酶。全稱(chēng)為環(huán)氧化物水解酶，其作用是催化醚水解，專(zhuān)一作用于醚鍵。該酶可催化各種環(huán)氧化物和芳烴氧化物水解。Cox有兩種同工酶：Cox-1和Cox-2。

3.1 Cox-1

Cox-1為結(jié)構(gòu)型，被稱(chēng)為要素酶或管家酶，主要存在于血管、胃、腎等組織中[35]。國(guó)內(nèi)、外學(xué)者普遍認(rèn)為，Cox-1產(chǎn)生的PG參與機(jī)體正常生理過(guò)程和保護(hù)功能，如維持胃腸黏膜完整性、調(diào)節(jié)血小板功能和腎血流[36-37]?，F(xiàn)已證明，Cox-1不僅參與炎癥并有加重炎癥的作用[38]。

3.2 Cox-2

Cox-2為誘導(dǎo)型，是經(jīng)刺激迅速產(chǎn)生的誘導(dǎo)酶，即由各種損傷性化學(xué)、物理和生物因子誘導(dǎo)其產(chǎn)生，進(jìn)而催化PG合成參與炎癥反應(yīng)[39]。Gierse等認(rèn)為，Cox-2似乎主要參與早期炎癥，而在慢性炎癥階段反而有抗炎作用[40]。有研究發(fā)現(xiàn)，在梗死的心肌內(nèi)皮細(xì)胞、肌細(xì)胞和擴(kuò)張性心肌病纖維化的心肌細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)Cox-2表達(dá)增加[41]。有學(xué)者認(rèn)為，內(nèi)皮細(xì)胞誘導(dǎo)的Cox-2增加，可能是一種防護(hù)創(chuàng)傷后損傷的補(bǔ)償機(jī)制，對(duì)肌肉細(xì)胞可能有保護(hù)作用[42]。

Crofford將Cox歸納為：Cox-1作為生理性酶具有保護(hù)黏膜、激活血小板及維持腎功能的作用，并參與巨噬細(xì)胞分化[43-44]。而Cox-2除在誘導(dǎo)下作為病理性酶引起炎癥、疼痛、發(fā)熱和異常調(diào)節(jié)外，還參與組織修復(fù)，維持腦、腎、心、肺等器官的生理功能。另外，該酶對(duì)慢性炎癥有抗炎作用。

4 總結(jié)

炎性細(xì)胞因子在創(chuàng)傷后早期膝關(guān)節(jié)僵直的形成過(guò)程中起著重要作用，其含量增加或減少會(huì)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)降解、促進(jìn)膝關(guān)節(jié)周?chē)难装Y反應(yīng)，最終導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)僵直及相關(guān)癥狀的發(fā)生。雖然，近年來(lái)對(duì)炎癥細(xì)胞因子的研究越來(lái)越深入，并可以應(yīng)用炎性細(xì)胞因子的作用來(lái)解釋一些臨床征象，但這些炎性細(xì)胞因子作用機(jī)制非常復(fù)雜，來(lái)源與作用方式仍無(wú)法完全解釋。目前對(duì)膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎的研究主要集中于骨性關(guān)節(jié)炎、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎早期階段。沒(méi)有對(duì)膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷后僵直及康復(fù)治療過(guò)程中的中、長(zhǎng)期炎性細(xì)胞因子表達(dá)變化加以研究。并且，目前研究主要關(guān)注于關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞、滑膜組織及關(guān)節(jié)囊內(nèi)的變化，沒(méi)有對(duì)關(guān)節(jié)周?chē)∪饨M織變化的系統(tǒng)研究。因此，創(chuàng)傷后膝關(guān)節(jié)僵直在康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中，周?chē)∪饨M織的炎性細(xì)胞因子的變化規(guī)律需要進(jìn)一步研究。

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