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補腎活血法對骨關節炎相關因子調控作用研究進展

2014-04-03 07:32:04肖志鋒闞衛兵趙婧姚麗姜玉祥謝殿洪于為國
環球中醫藥 2014年11期
關鍵詞:骨關節炎血清水平

肖志鋒 闞衛兵 趙婧 姚麗 姜玉祥 謝殿洪 于為國

骨性關節炎(osteoarthritis,OA)又稱退行性關節炎或老化性關節炎,以膝關節多發,是一種由多種因素引起的以關節軟骨漸進性退變及破壞、滑膜炎癥并伴有骨贅形成為主要病理過程的慢性疾病。盡管軟骨損傷是骨關節炎的主要特征,但軟骨、軟骨下骨、滑膜均參與骨關節炎的發生過程[1],滑膜和炎癥在骨關節炎軟骨降解中作用日益受到重視,不但關節本身的炎癥可以促使骨關節炎,而且全身其他系統炎癥釋放入血的炎癥介質到達骨關節同樣可以引起軟骨、骨、滑膜的損害[2]。許多炎癥相關的細胞因子如白細胞介素(interleukin,IL)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、前列腺素E2(ProstaglandinE2,PGE2)、一氧化氮(nitric oxide,NO)等不僅是骨關節炎的重要參與者也是導致炎癥產生關節疼痛的主要因素[3],解決能夠調控這些因子的靶向藥物將會是骨關節炎治療的新突破。

中醫藥治療骨關節炎歷史悠久,認為骨關節炎屬“骨痹”、“筋痹”、“歷節”等范疇,證屬“本虛標實”,以肝腎虧虛為本、血脈不利為標,治療多以補腎活血法。結合現代生物醫學研究手段,中醫藥辨證治病的機制逐漸被發現,而通過影響這些生物炎性細胞因子、抑制組織過氧化損傷達到控制關節炎癥、平衡滑膜與軟骨分解與合成代謝可能是補腎活血法治療骨關節炎的作用機制[4-5]。

1 骨關節炎相關因子IL-1β 及補腎活血法對其的調控作用

骨關節炎的早期階段,滑膜炎癥是主要特征,發炎滑膜釋放的一些可溶性分子如細胞因子和趨化因子會導致疼痛、腫脹等一系列骨關節炎癥狀[6]。IL-1β 是促使軟骨代謝平衡轉向分解和退化的主要細胞因子之一,可以誘導滑膜和軟骨產生基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)等蛋白水解酶造成軟骨基質的降解破壞。除了直接作用,它還可以誘導產生如IL-6、IL-8、NO 等多種其他細胞因子從而引起相加或協同的生物放大效應。此外IL-1β 還通過增加胞質中蛋白ikb-a 的磷酸化降解介導核轉錄因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信號通路的激活,促進骨關節炎發生發展[7]。R.J.Goekoop 等[8]研究了IL-1β、白細胞介素-1 受體拮抗劑(interleukin-1 receptor antagonist,IL-1RA)、IL-6、TNF-α、IL-10 與骨關節炎的關系,發現即使在老年仍不患有骨關節炎者跟其體內與生俱來低水平的IL-1β與IL-6 相關,而與TNF-α、IL-10 水平沒有明顯聯系。甚至已有人發現膝骨關節炎人群骨關節放射學進展與白細胞介素-1 受體拮抗基因(interleukin-1 receptor antagonist gene,IL-1RN)相關,而對IL-1RN 的標記可能作為一種前兆性生物標記用于骨關節炎病人的刷選分級以方便醫療管理和藥物研發[9],這說明了IL-1β 在未來骨關節炎治療中的地位。

多項研究發現補腎活血法能夠降低骨關節炎IL-1β 水平,從而抑制IL-1β 引起的一系列炎癥反應,減輕軟骨的破壞,而這種作用可能是通過補腎活血法抑制IL-1β 誘導的MMPs 生成或IL-1 相關信號通路達成的。在體外細胞實驗中李念虎[10]發現補腎活血中藥含藥血清可以明顯抑制由脂多糖誘導的滑膜細胞產生IL-1β 水平,并且隨著中藥藥物濃度的增大表現出抑制作用的增強;在其后續的在體動物實驗中,通過檢測血清和關節液IL-1β 水平證實了補腎活血法具有抑制大鼠關節滑膜細胞分泌IL-1β 及其相關的MMP-1 表達的作用,且補腎活血方對關節滑膜的特異性使這種作用明顯強于補腎活血對血清IL-1β 的影響[11]。補腎活血法調控IL-1β 在臨床治療上也得到印證,研究發現采用補腎活血方治療膝骨關節炎患者后可以有效的降低膝骨關節炎患者膝關節液中IL-1β 水平,明顯改善患者膝關節活動功能,這種作用的體現隨療程增加而增強[12],這表明通過抑制IL-1β 水平可能是補腎活血法治療骨關節炎的一種分子機制,而IL-1β 是補腎活血法的作用環節之一。郝小金等[13]在補腎活血法的基礎上進一步研究了補腎法和活血法分別對骨關節炎細胞分子調控的影響,研究中采用以活血作用為主的“牛膝+澤蘭”的活血藥對組、以補腎作用為主的“熟地黃+鹿角”的補腎藥對組、以補腎兼顧活血作用的“補骨脂+骨碎補”藥對組及結合補腎和活血作用的“熟地黃+鹿角+牛膝+澤蘭”聯合藥對組干預兔膝骨關節炎模型,結果發現“牛膝+澤蘭”組、“補骨脂+骨碎補”組及聯合組均能降低兔血清IL-1含量,且“牛膝+澤蘭”組效果最好,而“補骨脂+骨碎補”組與聯合組比較無差異,單獨的“熟地黃+鹿角”的補腎藥對組作用不佳。這預示著膝骨關節炎早期炎癥、局部血液循環障礙,可能是重要的致病因素,而在早期骨關節炎治療中,活血對藥具有明確作用,補腎藥物則可能需要更長時間的治療才能凸顯效果,或是通過調控IL-1 以外的一些因子起作用。

2 骨關節炎相關因子IL-6 及補腎活血法對其的調控作用

與IL-1β 類似,IL-6 也是骨關節炎發生發展的重要參與者,作為同家族的促炎癥因子,它們一同可以導致關節軟骨的退化、誘發疼痛,并可相互影響。越來越多的證據表明IL-6 跟早期創傷炎癥關系密切,并且是早期炎癥引起疼痛的關鍵所在[14-15]。與IL-1 不同的是,IL-6 是一種具有雙向作用的炎癥因子,它既可以刺激基質金屬蛋白酶抑制物(tissue inhibitor of matrix metalloproteinase,TIMPs)生成從而減輕軟骨降解,又可以與IL-1 一起發生協同效應明顯加強MMPs 的合成,從而促進軟骨分解代謝[16],而IL-6 同時作為IL-1 一個作用靶點,其水平又常受到IL-1 誘導而升高[17]。有趣的是,Alfons S.K.de Hooge 等[18]研究發現IL-6 基因敲除雄性老鼠在老齡階段會比正常老鼠發展為更為嚴重的自發性骨關節炎,預示著IL-6 在雄性老鼠中可能是與年齡相關的自發骨關節炎的一種保護因子。雖然IL-6 在骨關節中的生理病理作用機制還沒有完全明確,但是在許多已有的研究中顯示了IL-6 與骨關節炎密切的聯系,其血漿水平不僅與老齡膝關節放射學改變及軟骨喪失有關[19],而且其高水平狀態將降低患有膝骨關節炎老年女性的肌肉耐力和平衡能力[20],而體內天生的IL-6 低水平狀態卻能大大降低患老齡性骨關節炎的風險[8]。

因為IL-6 的多重作用,調控IL-6 向有利骨關節炎的方向將會給治療帶來希望。這需要進一步的努力,而有研究在觀察補腎活血法對伴發抑郁癥類風濕關節炎大鼠治療作用時,顯示出補腎活血法能夠明顯降低因抑郁及類風濕引起的IL-6 高水平及與其相關的IL-1β 和TNF-α 水平[21],這可能是補腎活血法良好抗炎止痛效果和緩解病情作用的基礎。段曉虹等[22]用補腎活血方治療腎虛血瘀證慢性腎炎患者時,腎炎患者的IL-6、尿蛋白等明顯下降。補腎活血法同樣對缺血缺氧引起的IL-6 升高有調控力,周清安等[23]比較了補腎活血之益元活血丹及益氣活血之益氣活血方對腦缺血老齡大鼠IL-6 和TGF 的影響,發現2 種方法都能減少腦組織與血清IL-6 含量,其中補腎活血法對血清IL-6 的降低作用更加明顯,益氣活血法則側重于對腦組織IL-6 的作用,這種效應可能與中醫腎為先天之本,補腎之法是更加偏向于調控整個機體有關。此外,補腎活血方可以通過調節性激素缺乏和降低IL-6 對抗骨質疏松[24],同時以補腎活血作用為主的蠲痹膠囊被發現能夠明顯降低兔膝骨關節炎模型關節液中IL -6、IL-1、TNF-α 水平,且隨增加的用藥劑量表現出更大的效應[25];而在一項前瞻性隨機雙盲臨床實驗中使用補腎活血功效的GCSB-5(防風、大豆黃卷、金毛狗脊、杜仲、牛膝、刺五加六種中藥的干燥混合提取物)治療膝骨關節炎,其可與塞來昔布膠囊(商品名:西樂葆)的有效性和安全性相媲美[26];這提示了補腎活血法潛在的多重抗炎止痛功效及內分泌和免疫調節平衡的能力,而在研究其調節作為免疫生物分子的IL-6 功能平衡以治療骨關節炎上可以寄予一定的希望。

3 骨關節炎相關因子TNF-α 及補腎活血法對其的調控作用

TNF-α 是巨噬細胞產生的一種免疫活性因子,TNF-α 具有多種生物學效應,而其與IL、NO 等生物因子構成的復雜的炎癥機制網絡可能是骨關節炎發生過程中的重要因素。創傷后導致發生的骨關節炎與創傷誘導產生的TNF-α 有關,在一項長期的前瞻性縱貫研究中,前十字韌帶損傷患者的關節滑膜中TNF-α、IL-6、IL-8 等明顯升高,甚至IL-6 最高可以達到正常1800 倍水平,但其水平會隨著時間的延長慢慢下降,到達30 周后與正常基本沒有明顯差別,而滑膜中TNF-α 水平在傷后迅速升高并且直到5年后仍然保持在很高的水平[27],因此由創傷刺激產生的長期高水平TNF-α 可能是導致創傷關節發展為骨關節炎的主要原因。TNF-α 不僅直接參與炎癥,還可以通過其他環節起作用,與IL-6 相同的是血漿的TNF-α 水平同樣可以導致膝關節軟骨丟失引起影像學改變[19],并且還可通過刺激產生IL-1、IL-6 等發起瀑布式的級聯炎癥反應[28]。已有發現應用TNF-α 抗體的抗TNF-α 治療可以長期有效的減輕骨關節炎疼痛癥狀并延緩炎癥進程[29],這意味著抗TNF-α 治療在骨關節炎治療中的巨大潛力。

補腎活血法作為一種標本并治,攻補兼施的療法,可能具有廣泛的調節能力。多項研究發現補腎活血法對TNF-α、IL-1、IL-6 等同時有著較好的調控作用[10,13,21],這些炎癥因子間可能存在復雜的相互作用網絡,而專一的補腎活血法調控TNF-α 治療骨關節炎的研究還不成熟,更深入的作用機制有待研究。張沖等[30]以補腎強筋骨作用為主的補腎固筋方在治療兔膝骨關節炎時發現補腎固筋中藥能夠減輕滑膜炎癥、保護軟骨,且能夠明顯抑制關節液中TNF-α、IL-1 的分泌。在衣蕾等[31]的研究中發現,補腎活血不但能降低類風濕關節炎模型中TNF-α、IL-1 含量,且能降低血清免疫球蛋白IgG、IgM 水平,改善關節炎指數,這說明補腎活血療法具有一定的免疫平衡調節能力。此外,TNF-α 被發現與激素相關的骨質疏松發生有關,而補腎活血法通過影響細胞因子TNF-α 的表達來減少軟骨下骨的吸收和硬化,抑制骨贅形成,可能是其延緩絕經期女性骨關節炎的機制之一。

4 骨關節炎相關因子NO 及補腎活血法對其的調控作用

NO 是一種具有多重效應的胞內和胞外信使分子,在多種組織器官功能調節中擔負著重要的角色,而現已發現它還是一種免疫調節分子并作為細胞毒性效應分子參與宿主防御機制。NO 由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOSs)合成,而炎癥反應中的炎癥介質IL-1 和TNF-α 可誘導激活誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)導致NO 合成增多,繼而NO 與超氧化陰離子一起生成超氧亞硝酸根離子(ONOO-)導致滑膜、軟骨的一系列氧化損傷[32]。NO 可能是機械應力導致骨關節炎發生的重要因素,半月板部分切除術后引起關節局部的高負荷可以導致iNOS 及IL-1 基因表達增強致使NO 釋放積累,而其帶來的半月板及軟骨的分解代謝變化可伴隨著骨關節炎發生發展進程的始終[33]。Chih-Hung Chang 等[34]第一次發現在部分關節矯形術后軟骨細胞甚至可以像巨噬細胞一樣吞噬植入的高分子聚乙烯磨損碎片,而吞噬了高分子聚乙烯顆粒的軟骨細胞活力下降并釋放大量的NO 和PGE2進一步造成軟骨細胞死亡和基質降解,這可能是關節成形術治療后導致遠期骨關節炎發生的重要原因。

NO 這種特殊氣體分子同時參與信號通路的調控及自由基導致的組織細胞氧化損傷,在缺血缺氧或者缺血再灌注引起的組織損傷中NO 水平是升高的。關節內低氧分壓、pH 值,微循環障礙,細胞因子,創傷等多種病理因素刺激,均可誘導軟骨及滑膜iNOS 的生成,產生大量的NO。補腎活血法能夠明顯改善患者的血流變學指標,降低NO、iNOS、IL-1β、TNF-α 水平,改善過氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD),抑制炎癥抵抗過氧化損傷可能是其有效治療骨關節炎的機制之一[35]。LIU Wei等[36]的研究顯示補腎活血方治療膝骨關節炎兔模型7 周后可以明顯降低血清與滑液中NO 和升高其SOD 水平,展現出補腎活血法的抗氧化損傷及保護關節滑膜、軟骨的作用。NO 在骨關節炎中的地位及補腎活血法調控NO 治療骨關節炎的有力證據直接體現。在楊平林等[37]及牛維等[38]的研究中,Hulth 造模后的家兔關節軟骨、滑膜及血清中NO 是高的,而補腎活血方可以明顯降低血清及關節滑膜、軟骨中NO 水平。綜上所述,補腎活血法可能是通過改善關節局部微循環及其本身抗炎抗氧化作用以達到抑制NO 生成,改善關節病變的效用。

5 討論

骨關節炎是中老年人群的常見病、多發病,而青少年人群發生率極低。骨關節炎屬于中醫“痹癥”范疇,《張氏醫通》曰“膝痛無有不因肝腎虛者,虛則風寒濕氣襲之”,《內經·素問》曰“病久入深,營衛之行澀,經絡時疏故不通……久痹不去視其血絡”,傅山曰“久病不用活血化瘀,何除年深堅固之深疾,破日久閉結之瘀滯”,故本病是在肝腎不足的基礎上,風寒濕侵襲痹阻導致“久病入絡致瘀”,“肝腎虧虛為本,血脈不利為標”為本病的基本病機,辨證治療可予以補腎活血法。闞衛兵等[39-40]臨床用補腎活血方治療膝骨關節炎,其總有效率達到91%,明顯高于美洛昔康的74%,而在其后續研究中,補腎活血方對導致軟骨基質降解MMPs 中MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9、MMP-12 有明顯的下調作用并可促進軟骨修復,初步揭示了補腎活血法有效治療骨關節炎的分子基礎。

現代醫學中的“炎癥”在骨關節炎中的重要地位越來越多的被認識到,IL-1、IL-6、TNF-α、NO 等多種炎癥細胞因子既參與正常生理活動同時也是重要的致病因子,其功能的平衡就像中醫的“陰和陽”,特別對于IL-6、NO 等具有多重作用的介質來說,其含量、拮抗物質、功能的陰陽平衡對維持機體健康至關重要。“陰平陽謐,精神乃治,陰陽離決,精氣乃絕”,機體陰陽平衡是機體保持健康的基本,腎陰、腎陽是全身陰、陽之本,其虧損失衡必然引起全身陰陽的失調,從中醫角度通過補益腎陰、腎陽使陰陽和謐是祛除病患保證機體機能正常的重要方法。本文綜合分析發現補腎活血法在治療骨關節炎過程中,能夠調控IL-1、IL-6、TNF-α、NO 等多種細胞因子,而補腎法治療骨關節炎可能正是通過調節IL-1、IL-6、NO 等因子“陰陽”平衡而起效的,補腎法的這種調節作用也是需要經歷很長一段時間才能達到較好的效果,這可能與中醫的“虛證難補,實證易除”相關,也是現代醫學攻破調節人體復雜免疫機制平衡的難點所在。中醫的血瘀證跟IL-1、IL-6、TNF-α 等多種炎癥因子介導的損傷是相關的[41-42],早已證實局部組織的缺血缺氧或者缺血再灌注會導致一系列炎癥因子的爆發,其可以通過自由基過氧化作用、細胞酶的釋放、信號通路致細胞代謝改變等多途徑損傷組織細胞,而因炎癥導致的滑膜增生、血管炎等進一步造成關節局部血運障礙,使血瘀加重。活血祛瘀法通過改善局部微循環、降低局部炎癥因子濃度、促進滑膜、軟骨細胞新陳代謝、抗氧化等可能是活血法去除骨關節炎局部病理產物以達到“祛瘀生新”促進關節修復治療骨關節炎的機制。

中醫藥復方藥物復雜,且煎制過程中可能發生成分間的生化反應,很難完全闡明其有效成分,但這可能是其多靶點多環節治療某種疾病的優勢所在。補腎活血法作為祖國醫學治療骨關節炎的經典治法之一,臨床療效確切,其可以通過減低骨關節炎中IL、TNF、NO 等因子水平,對骨關節炎滑膜炎癥和軟骨退變都具有一定的作用,這可能是補腎活血法治療骨關節炎顯效的基礎。但是補腎活血法治療骨關節炎的主要療效機制及作用靶點還需要深入的研究,以期更能有效的指導補腎活血法治療骨關節炎。

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