椎間盤組織中炎癥因子水平、MMPs/TIMPs表達與腰椎間盤突出癥的關系研究

侯桂紅,李 倩,謝 燕

(洛陽正骨醫院(骨科醫院)頸腰痛二科，河南 洛陽471002)

腰椎間盤退行性病變導致臨床多種腰椎疾病，如腰椎間盤膨出癥、腰椎間盤突出癥和腰椎間盤脫出癥。腰椎間盤突出癥是腰椎退行性病變中較為常見的一種疾病，常出現腰痛(下肢放射痛；大、小便障礙，嚴重者可出現大小便失控及雙下肢不完全性癱瘓等癥狀)及神經系統反射改變(膝跳反射障礙、跟腱反射障礙、感覺障礙、神經支配區感覺異常、皮膚感覺過敏、麻木、刺痛、肌力下降 、踝及趾背伸力下降、趾及足跖屈力下降)等癥狀[1]。腰椎間盤突出癥的誘發因素目前尚不完全明確。目前明確的誘發因素有年齡、長期伏案、司機、長期彎腰勞動者、長期負重者、長期站立者等[2]。近年來，關于炎癥及相關因子在腰椎間盤相關病變的作用研究較多，控制炎癥也是臨床應用藥物改善腰椎間盤脫出癥患者臨床癥狀的重要途徑[3,4]。本研究主要探討正常腰椎間盤組織和腰椎間盤突出癥患者腰椎間盤組織中炎癥因子水平、MMPs/TIMPs表達的差異，分析二者與腰椎間盤突出癥的關系，旨在為腰椎間盤突出癥的預防和治療提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2015年3月-2017年2月在我院行腰椎間盤突出癥手術治療的56例腰椎間盤突出癥患者為觀察組，其中男36例，女18例，年齡(52.19±7.33)歲，體重(65.97±7.81)kg，體質量指數(23.89±4.27)kg/m2)，腰椎間盤突出癥病程(12.13±3.32)月，腰椎間盤突出癥部位：L2/L3 11例，L3/L4 13例，L4/L5 16例，L5/L6 16例。納入標準：(1)均符合《安徽省腰椎間盤突出癥分級診療指南2015年版》中腰椎間盤突出癥的診斷標準；(2)年齡18-65歲；(3)腰椎間盤突出癥病程≥3個月；(4)首次發作，但疼痛劇烈，尤以下肢癥狀明顯，患者難以行動和入眠，處于強迫體位者；(4)經正規保守治療無效或保守治療有效但經常復發且相應根性疼痛較重影響生活和工作；(5)脫垂游離型、極外側裂型；(6)因腰椎間盤突出癥而出現大小便功能障礙者；(7)伴足下垂伴有肌肉萎縮、肌力下降者；(8)合并腰椎管狹窄者；(9)合并腰椎滑脫或腰椎不穩者；(10)高位及巨大椎間盤突出；(11)患者了解參加此次研究利弊并愿意配合各項研究工作，簽署知情同意書。排除標準：(1)有其它部位或系統急慢性感染者；(2)有變態反應性疾病者；(3)有自身免疫性疾病者。另選擇同期我院收治的腰椎爆裂性骨折手術患者52例為對照組，其中男34例，女17例，年齡(52.38±7.44)歲，體重(66.33±7.84)kg，體質量指數(23.54±4.33)kg/m2，腰椎間盤骨折部位：L2/L3 11例，L3/L4 11例，L4/L5 15例，L5/L6 15例。納入標準：(1)年齡18-65歲；(2)無脊柱相關病史；(3) 均經CT檢查確診無腰椎間盤退行性病變；(4)符合手術治療指征；(5)患者了解參加此次研究利弊并愿意配合各項研究工作，簽署知情同意書。排除標準：(1)同觀察組患者。兩組患者性別、年齡、體重、體質量指數(BMI)、腰椎間盤突出或爆裂部位比較差異無統計學意義(P>0.05)，均衡可比。

1.2 方法

兩組患者均行手術治療。將兩組患者術中獲取的腰椎間盤組織使用生理鹽水反復沖洗干凈至表面無可見血液，粉碎后加入離心管，稱重加入適量聚丁二酸丁二醇酯混合攪拌成勻漿，離心，取上清液。采用酶聯免疫法測定上清液中MMP-1、MMP-2、MMP-8、MMP-9、TIMP-1和TIMP-2水平，采用酶聯免疫法測定腰椎間盤組織中CRP、PCT。上述指標檢測試劑盒均購自上海依科賽生物制品有限公司。所用儀器：酶標儀為SpectraMax i3x 多功能酶標儀(美谷分子儀器(上海)有限公司儀器生產)、全自動微孔板洗板機 PW-812(濟南舜騰生物技術有限公司生產)。嚴格按照試劑盒說明書所載步驟和內容進行操作。TNF-α和IL-6采用免疫化學發光法測定(儀器為康普生化學發光免疫分析儀)，試劑盒購自南京建成生物制品有限公司。嚴格按照說明書所載操作方法進行操作。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 兩組患者腰椎間盤組織中炎癥因子水平比較

觀察組患者CRP、IL-6、TNF-α、PCT水平明顯高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 兩組患者腰椎間盤組織中炎癥因子水平比較

2.2 兩組患者腰椎間盤組織中MMPs/TIMPs表達情況

觀察組患者MMP-1、MMP-2、MMP-8、MMP-9明顯高于對照組；觀察組患者TIMP-1、TIMP-2，明顯低于對照組差異均有統計學意義(P<0.05),見表2。

表2 兩組患者腰椎間盤組織中MMPs/TIMPs表達比較

3 討論

近年研究發現腰椎間盤突出癥有年輕化的趨勢，臨床甚至出現9歲的腰椎間盤脫出癥患者。腰椎間盤的退行性改變的病理因素是髓核中含水量降低導致推節失穩松動以及纖維環堅韌程度的降低。基質金屬蛋白酶/金屬蛋白酶組織抑制因子(MMPs/TIMPs)可促進髓核中多種膠原降解，導致髓核發生退行性改變。腰椎間盤突出癥的病理特征是髓核內細胞老化和膠原成分丟失。目前實驗室研究發現，細胞老化和膠原成分丟失與細胞過度凋亡、炎癥反應過度激活、細胞外基質過度降解關系密切，但這些因素之間互相調控的機制目前尚未明確。腰椎間盤突出癥患者髓核和纖維環因退行性病變導致承載和緩沖脊柱正常生理性應力的能力出現下降，髓核無法回歸到正常的位置而突出于脊柱，壓迫神經根。髓核內細胞老化、髓核及纖維環內膠原成分大量流失是髓核和纖維環發生退行性病變的主要改變[5,6]。而細胞老化、膠原成分流失與炎癥反應、病理反應和細胞間基質水解生理過程關系密切[7,8]。在炎癥反應過程中，細胞外基質發生降解，蛋白酶激活是炎癥反應的重要途徑，導致細胞外基質中的蛋白質發生水解。髓核組織中細胞外基質的最主要成分是膠原(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型的)。近年研究發現，在多種疾病發生發展過程中細胞外基質和基底膜重塑是關節環節，而基質金屬蛋白酶的激活和表達是促進細胞外基質和基底膜重塑的關鍵因素。近年來，金屬蛋白酶類物質在多種疾病的發生發展過程中受到密切關注[9,10]。大量臨床研究發現，金屬基質蛋白酶尤其是MMP-2在腫瘤細胞介導的細胞外基質降解中的作用非常重要。MMP-1、MMP-8 可促進Ⅰ-Ⅲ型膠原水解。MMP-2和MMP-9對Ⅳ型和Ⅴ型膠原具有促進水解的作用。腰椎間盤髓核組織中炎癥反應會促進分泌大量的MPPS，促進細胞外基質內膠原水解，促進髓核發生退行性病變[11,12]。

本研究發現，觀察組患者的腰椎間盤組織中炎癥因子IL-6、CRP、PCT、TNF-α水平均明顯高于對照組患者。其中IL-6可促進炎癥細胞聚集，激活炎癥介質釋放，導致腰椎間盤發生退行性病變。臨床多項研究顯示，已經發生退行性病變的腰椎間盤組織可自發分泌IL-6，因此，IL-6水平與椎間盤退行性病變之間是互相促進、互為因果的關系[13,14]。TNF-α均為強有力的炎性介導細胞因子，可與多種蛋白質或其他炎性因子互相作用，促進炎癥的發生發展。CRP和PCT被臨床一致認為是體現炎癥過程的炎癥因子，其在腰椎間盤組織中的增高說明炎癥反應是腰椎間盤突出癥患者重要的病理表現之一。觀察組患者腰椎間盤組織中MMP-1、MMP-2、MMP-8、MMP-9明顯高于對照組患者，MMP-1、MMP-2、MMP-8、MMP-9可以促進椎間盤組織中細胞外基質膠原蛋白水解，使椎間盤組織失水、細胞凋亡而發生退行性病變。TIMP-1、TIMP-2是金屬蛋白酶組織抑制因子，觀察組患者的這兩項指標明顯低于對照組患者，說明腰椎間盤突出癥患者的MMPs/TIMPs平衡體系已被打破，向著有利于髓核退行性病變的方向發展，造成細胞外基質丟失[15,16]。炎癥因子水平、MMPs/TMPS平衡系統在腰椎間盤突出癥的發生發展中的關系密切，臨床對于腰椎間盤突出癥患者進行診斷、治療和治療效果評價時應對上述指標予以充分的關注，從細胞分子層面了解病情狀況，提高診斷治療水平。

綜上所述，腰椎間盤突出組織中的炎癥因子水平明顯升高、MMPs/TIMPs 平衡系統破壞，因此，消除腰椎間盤炎癥和保持MMPs/TIMPs平衡對預防和治療腰椎間盤具有重要意義。

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