腰椎間盤退變的免疫學研究

陳伯華　相宏飛　邱晨生

[摘要]椎間盤退變是引起腰背痛的主要原因之一，給病人帶來巨大痛苦。細胞因子在椎間盤退變的過程中發揮極其重要作用，引起椎間盤免疫狀態改變。本期骨科學專題的相關研究就白細胞介素`-18（IL`-18）、白細胞介素`-6（IL`-6）、超敏C反應蛋白（hs`-CRP）、基質細胞衍生因子`-1（SDF`-1）、細胞周期D1型結合蛋白1（CCNDBP1）、70 kDa熱休克蛋白8（HSPA8）等細胞因子與椎間盤退變的關系展開討論，以期更加深入了解椎間盤退變的分子生物學機制及對椎間盤免疫的影響。

[關鍵詞]椎間盤退行性變;腰腿痛;趨化因子CXCL12;細胞周期D1型結合蛋白1;HSP70熱休克蛋白質類;述評

腰背痛現已成為世界上最為常見且嚴重的疾病之一，給病人乃至整個社會帶來巨大負擔。85%以上的人群一生中發生過腰背痛。腰椎間盤退變是引起腰背痛的主要原因之一，小于30歲的群體中有40%個體存在椎間盤退變，而在大于50歲的群體中這一比例提高到了90%。椎間盤退變多開始于20～30歲，最年輕的椎間盤退變發生在2周歲。腰椎間盤退變中出現髓核細胞變性、壞死，細胞外基質分解，髓核組織發生纖維環黏液變性、破裂，軟骨終板變薄、破裂等病理變化，最終由增生的結締組織取代，進而導致盤源性腰痛、腰椎間盤突出、腰椎管狹窄，以及腰椎退行性滑脫等脊柱退行性疾患的發生和發展。引起椎間盤退變的因素是多樣且復雜的，主要涉及衰老、遺傳、生物力學、自身免疫、毒物、低度感染、營養、代謝性疾病、性別等復雜因素。隨著分子生物學的不斷發展，我們對椎間盤退變中的細胞表型、基因表達、信號轉導通路等方面的變化有了更深入的了解，并進行了退變椎間盤基因治療的研究，為進一步診斷、治療椎間盤退變相關性疾病提供了科學的理論依據和可靠的研究基礎。

蛋白質是生物功能的最終執行者，檢測蛋白質在不同條件下的變化情況，對疾病的病理生理學研究具有重要的價值。同時，免疫學研究對椎間盤退變與疼痛的發生發展也提供了一個方向。本期骨科學專題的相關研究，重點探討了椎間盤退變的免疫學假說與相關因素。

《腰椎間盤退變病人炎癥因子水平變化及其臨床意義》的研究，采用酶聯免疫吸附法對研究對象血清中的白細胞介素`-18（IL`-18）、白細胞介素`-6（IL`-6）、超敏C反應蛋白（hs`-CRP）、基質細胞衍生因子`-1（SDF`-1）進行了檢測，上述4種炎癥因子在椎間盤退變組明顯升高。SDF`-1又稱前B細胞增長刺激因子，是一類新發現的趨化因子家族成員，對骨髓細胞趨化活性較高。正常椎間盤中的基質金屬蛋白酶以無活性酶原形式分泌，SDF`-1在低氧的情況下可誘導基質細胞持續分泌并促進基質金屬蛋白酶的激活，間接促進椎間盤細胞外基質的降解，使Ⅱ型膠原和蛋白多糖減少，導致或加重椎間盤退變以及相應的組織病變。SDF`-1水平可反映椎間盤病變程度，靈敏度高。椎間盤退變病人相關血清炎癥因子水平與SDF`-1水平呈正相關。SDF`-1水平與椎間盤退變病人的自身免疫反應程度密切相關。檢測相關血清炎癥因子水平與SDF`-1水平有助于判斷椎間盤退變病情嚴重程度和治療效果。因此，椎間盤退變病人的血清炎癥因子水平較高，且與SDF`-1水平密切相關，可作為臨床監測的指標之一，有助于椎間盤退行性疾病的深入研究。

《不同年齡腰突出椎間盤組織CCNDBP1表達及意義》的研究，則以年齡段為分組，從細胞、基因、蛋白水平研究了細胞周期D1型結合蛋白1（CCNDBP1）在退變椎間盤中的表達情況，探討在椎間盤退變中CCNDBP1表達與衰老因素的相關性。CCNDBP1是白細胞特異性接頭蛋白，在免疫系統細胞信號機制和轉錄調控肝臟特異性基因的突變機制中起作用。CCNDBP1在正常椎間盤表達明顯高于退變椎間盤組織，證明CCNDBP1可能與抑制細胞凋亡，促進細胞的分化和增殖有關。目前，CCNDBP1的研究多集中在腫瘤領域，在椎間盤中研究報道較少。該文通過蘇木精`-伊紅染色和免疫組化染色發現退變椎間盤組織細胞量明顯減少，細胞形態不規則，隨年齡的增大細胞數量越少，證明CCNDBP1可能參與細胞的增殖過程。同時，在蛋白、基因和細胞水平研究發現，CCNDBP1在不同年齡階段腰突出椎間盤組織中的均有表達，且隨年齡增加其表達量逐漸減少，從而推斷CCNDBP1可能通過參與免疫反應、抑制椎間盤細胞凋亡、促進椎間盤細胞分化與增殖的途徑延緩椎間盤退變，然而其作用機制尚需進一步研究。

《腰椎間盤髓核組織HSPA8表達及對退變程度影響》的研究結果表明，70 kDa熱休克蛋白8（HSPA8）含量隨著人類腰椎間盤退變程度加重而逐漸降低。該研究結果有助于判定椎間盤退變嚴重程度和治療效果，為臨床提供了潛在治療靶點。熱休克蛋白（HSP）是一種能夠在細胞核和細胞質之間穿梭的多功能蛋白，是原核生物和真核細胞生物在細胞內蛋白質折疊、組裝和易位過程中所伴隨的。熱休克同源蛋白71 （HSC71）屬于HSP70家族，一直存在于細胞質中。HSPs是由熱、炎癥遞質和生理應激誘導的，在促進大多數細胞蛋白的合成和折疊、分布和降解以及受損蛋白的再生或清除等方面均具有重要作用。HSPA8在腰椎間盤退變性疾病發生與進展中起著重要作用。HSPA8的表達量隨著腰椎間盤退變程度的加重而減少，HSPA8蛋白在正常組、突出組、脫出組、游離組腰椎間盤髓核組織表達分別呈強陽性、陽性、弱陽性、弱陽性或陰性表達。從而證實HSPA8與人類腰椎間盤退變相關。因此，HSPA8可作為推測腰椎間盤退變嚴重程度的指標之一。但是，調節HSPA8變化機制與信號通路尚有待進一步的深入研究。

椎間盤是一種免疫豁免器官，是人體中最大的無血管區組織，也是人體中最早出現退變的組織器官。這種特殊解剖結構決定了椎間盤組織生理和病理情況下的特異性。研究生理狀態下和病理狀態下椎間盤組織及其他體液中蛋白的差異表達，對探求椎間盤退變的發病機制及診療方法都有意義。然而，一方面人椎間盤樣本來源困難，尤其是正常組織樣本。以往多采用脊柱爆裂骨折、特發性脊柱側彎手術病人椎間盤組織作為正常樣本，但越來越多研究表明，上述疾病的椎間盤組織亦已發生病理生理學變化并伴隨椎間盤內蛋白質成分的改變，很大程度上制約了實驗研究準確性。另一方面，椎間盤退變是一個多因素影響的復雜過程，目前研究大多關注于有限而單一的幾種蛋白，不能從整體水平上系統地認識椎間盤的生物學特性，且缺乏相關機制的研究。隨著分子生物學技術不斷發展，尤其是基因組學、轉錄組學、蛋白組學和代謝組學的深入研究，相信可更全面更深入地了解椎間盤退變機制和各因素之間交互作用，為臨床診治該病提供理論基礎。