針刀干預對膝骨關節炎模型兔影響的Meta分析

徐文博,汪利合,劉林楓,張文欣

(1.河南中醫藥大學骨傷學院,河南 鄭州 450002;2.河南中醫藥大學第一附屬醫院,河南 鄭州 450000)

膝骨關節炎(knee osteoarthritis,KOA)是一種嚴重影響中老年人生活質量的慢性退行性疾病,主要表現為關節疼痛、腫脹及活動受限[1-2]。KOA的患病率較高[3-4],隨著我國人口老齡化不斷加劇,其患病率有逐漸上升的趨勢。目前提倡采用階梯化、個性化方案治療KOA,通過使用非手術或手術方法來減輕疼痛、改善或恢復膝關節功能、延緩病情發展[5-7]。針刀療法以中醫經絡理論和現代生物力學理論為理論基礎,充分發揮了針刺與外科手術刀的優點,既能刺激穴位,又能松解局部組織粘連,用于治療KOA可以恢復膝關節周圍肌肉、韌帶等組織的力學平衡[8]。目前已有多項循證醫學研究證實了針刀治療KOA的有效性[9-11],但其作用機制仍待研究。動物實驗作為基礎研究的主體,是研究干預措施效果及作用機制的有效方法,而且動物實驗Meta分析已被認為是探索提升動物實驗對臨床研究指導價值的有效途徑[12]。目前國內外尚缺乏基于動物實驗研究針刀治療KOA的循證醫學研究。因此,本研究從行為學、軟骨組織形態學、軟骨細胞凋亡、促炎癥細胞因子4個方面對針刀干預KOA模型兔的相關研究進行了Meta分析,以探討針刀治療KOA的可能的作用機制,現總結報告如下。

1 資料與方法

1.1 文獻檢索應用計算機檢索中國知網、萬方數據庫、維普網、中國生物醫學文獻服務系統、PubMed、Web of Science、Cochrane Library、Embase,收集針刀干預KOA模型兔的隨機對照動物實驗,檢索時限均為建庫至2022年10月21日。中文檢索詞包括膝骨性關節炎、膝骨關節炎、膝關節骨性關節炎、針刀、小針刀、動物、兔,英文檢索詞包括osteoarthritis,knee、knee osteoarthritides、knee osteoarthritis、osteoarthritis of knee、osteoarthritis of the knee、acupotomy、small needle knife、needle-knife、needle knife、needle scalpel、animals、rabbits、animal、rabbit。采用主題詞和自由詞結合的方式進行檢索,根據不同數據庫制定相應的檢索式。

1.2 文獻篩選由2名研究者獨立按照文獻納入和排除標準篩選文獻,意見不一致時通過協商或請第3名研究者協助裁定。先將檢索到的文獻導入Endnote軟件中進行查重,剔除重復文獻,然后閱讀文獻題目和摘要進行初篩,最后下載剩余文獻閱讀全文進行復篩。

1.2.1文獻納入標準 ①研究類型為采用隨機對照設計的動物實驗;②研究對象為KOA模型兔,品種、性別、月齡及造模方式不限;③實驗組采用針刀療法干預,治療部位、周期不限,對照組不進行任何干預;④結局指標包括Lequesne MG評分[13]、Mankin評分[14]、軟骨細胞凋亡率及采用ELISA法測定的關節液中白細胞介素(interleukin,IL)-1、IL-6和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)表達水平中的1種,結局指標均在針刀干預結束后測量。

1.2.2文獻排除標準 ①重復發表或實驗數據相同的文獻;②無法獲取全文的文獻;③數據不完整或無法提取的文獻。

1.3 數據提取和納入研究的偏倚風險評價由2名研究者獨立采用預先設計的數據提取表進行數據提取并交叉核對,意見不一致時通過協商或請第3名研究者協助裁定。提取的數據包括文獻的第1作者、出版時間、樣本量,實驗兔品種、造模方法、性別、月齡,針刀干預部位頻次,結局指標名稱、測量方法、測量時間和測量值。將獲取的數據輸入Microsoft Excel 2021軟件。納入研究的偏倚風險評價采用SYRCLE動物實驗偏倚風險評價工具[15]。

1.4 數據統計采用RevMan5.3軟件進行Meta分析。Lequesne MG評分、Mankin評分均以MD作為綜合效應量,軟骨細胞凋亡率及關節液IL-1、IL-6、TNF-α表達水平均以SMD作為綜合效應量。I2<50%且P>0.100,提示納入合并分析的各研究之間不存在明顯異質性,采用固定效應模型進行Meta分析;當I2≥50%或P≤0.100,提示納入合并分析的各研究之間存在明顯異質性,采用隨機效應模型進行Meta分析,并通過敏感性分析判斷異質性來源。采用STATA14.0軟件進行Bgger’s檢驗,評價發表偏倚。檢驗水準α=0.05。

2 結 果

2.1 文獻檢索及篩選結果共檢索到466篇相關文獻,經過逐層篩選最終納入17篇文獻[16-32]。文獻檢索流程見圖1。

1)466篇文獻分別來源于中國知網(n=129)、萬方數據庫(n=103)、維普網(n=48)、中國生物醫學文獻服務系統(n=68)、PubMed(n=34)、Cochrane Library(n=40)、Embase(n=14)、Web of Science(n=30)。

2.2 納入研究的基本特征納入的17項研究共涉及258只KOA模型兔,實驗組和對照組各129只。納入研究的基本特征及偏倚風險評價結果見表1、圖2。

表1 納入研究的基本特征

注:+代表低風險,?代表不確定的風險。

2.3 Meta分析結果

2.3.1Lequesne MG評分 共納入7項研究[18-19,23-25,27,29],各研究間異質性較高。逐一排除進行敏感性分析后發現,排除張偉[23]的研究后異質性明顯降低(I2=45%、P=0.110)。隨機效應模型分析結果顯示,針刀干預后實驗組的Lequesne MG評分低于對照組(圖3)。

圖3 針刀干預后Lequesne MG評分的Meta分析森林圖

2.3.2Mankin評分 共納入10項研究[17-18,20-21,23,26-27,29-31],各研究間異質性較高。逐一排除進行敏感性分析后發現,排除劉廣宇等[21]的研究后異質性明顯降低(I2=3%、P=0.410)。隨機效應模型分析結果顯示,針刀干預后實驗組的Mankin評分低于對照組(圖4)。

圖4 針刀干預后Mankin評分的Meta分析森林圖

2.3.3軟骨細胞凋亡率 共納入3項研究[16,20,31],各項研究間異質性較高。逐一排除進行敏感性分析后,異質性未出現明顯變化。隨機效應模型分析結果顯示,針刀干預后實驗組的軟骨細胞凋亡率低于對照組(圖5)。

圖5 針刀干預后軟骨細胞凋亡率的Meta分析森林圖

2.3.4關節液IL-1表達水平 共納入2項研究[21-22],2項研究間異質性較高。逐一排除進行敏感性分析后,異質性未出現明顯變化。隨機效應模型分析結果顯示,針刀干預后2組關節液IL-1表達水平的差異無統計學意義(圖6)。

圖6 針刀干預后關節液白細胞介素-1表達水平的Meta分析森林圖

2.3.5關節液IL-6表達水平 共納入2項研究[28,32],2項研究間無明顯異質性。固定效應模型分析結果顯示,針刀干預后實驗組的關節液IL-6表達水平低于對照組(圖7)。

圖7 針刀干預后關節液白細胞介素-6表達水平的Meta分析森林圖

2.3.6關節液TNF-α表達水平 共納入4項研究[21-22,28,32],各研究間異質性較高。逐一排除進行敏感性分析后,異質性未出現明顯變化。隨機效應模型分析結果顯示,針刀干預后實驗組的關節液TNF-α表達水平低于對照組(圖8)。

圖8 針刀干預后關節液腫瘤壞死因子-α表達水平的Meta分析森林圖

2.4 發表偏倚分析結果基于Mankin評分進行發表偏倚分析,Bgger’s檢驗顯示不存在發表偏倚(P=0.074)。

3 討 論

KOA的發病機制尚不明確,一般認為與肥胖、炎癥、創傷等因素有關。動物實驗作為研究KOA發病機制的重要手段,如何建立合適的動物模型,并較完整地模擬人類KOA的病理、生理過程是研究中最關鍵的一步。目前常用的KOA造模動物主要分為小型動物(如鼠)、中型動物(如兔)和大型動物(如狗、豬、羊等)[33-35]。兔性情溫順、飼養簡單,而且其膝關節整體結構除了髕骨外大體與人類似,而且其關節軟骨損傷后的修復過程也與人類的軟骨修復相似。因此,兔常被作為研究KOA的模型動物。但兔在正常活動時,膝關節往往處于屈曲狀態,在生物力學上與人類膝關節仍存在差別。常見的KOA造模方法有手術造模法(如Hulth法)、關節注射法(如注射木瓜蛋白酶)和關節制動法(如Videman法)等[36-38]。此次納入的研究中,大部分選擇了經典或改良Videman法,即將兔的后肢在伸直位固定數周,通過改變膝關節周圍的生物力學特征,誘導膝關節出現關節軟骨增生、關節間隙變窄等問題,從而有效模擬人KOA的發病過程[39-40],適合膝關節關節軟骨變化或炎癥介質表達的研究[41]。

在KOA的發展過程中,多種誘因造成關節軟骨損傷,導致軟骨細胞相關信號通路激活,促進趨化因子、基質金屬蛋白酶等的表達,引起軟骨細胞凋亡,導致軟骨基質降解及關節軟骨破壞[42-43]。KOA患者出現的膝關節周圍疼痛與腫脹表現,與促炎癥細胞因子的表達水平增高密不可分。IL-1、IL-6、TNF-α等促炎癥細胞因子被認為是加劇KOA進展的主要原因之一[44-46]。針刀通過對膝關節周圍肌肉、肌腱、韌帶的附著點和局部壓痛點進行針對性松解,能有效緩解KOA患者膝關節周圍疼痛、改善關節功能[47],其作用機制可能與調整膝關節生物力學平衡[48]、降低促炎癥細胞因子表達水平[49]有關。同時,針刀可通過影響相關信號通路,調節與細胞凋亡相關分子的基因及蛋白表達,從而抑制軟骨細胞凋亡,進而對關節軟骨起到保護作用。伍閑等[50]的研究表明,針刀治療可通過上調lncRNA-SNHG1介導的miR-16-5p及下調lncRNA-ATB影響miR-223-3p,進而抑制核因子κB信號通路,從而保護膝關節軟骨。Huang等[51]研究發現,針刀干預后膝關節軟骨磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)、蛋白激酶B mRNA和蛋白表達明顯上調,且關節軟骨蛋白激酶B表達與細胞凋亡的相關系數明顯增加,因此推測針刀治療可通過激活PI3K/蛋白激酶B信號通路,調控下游靶蛋白,抑制軟骨細胞凋亡,延緩軟骨退變。此外,針刀治療還能通過影響軟骨下骨護骨因子/核因子κB受體激活蛋白配體信號通路,抑制過度活躍的破骨細胞,延緩KOA軟骨下骨的退變[52]。但目前學術界尚未就針刀對軟骨保護的力學-化學信號轉導機制以及確切的信號通路形成統一的認識,后續仍需設計合理、新穎的實驗進行研究。

本次研究最終納入17項動物實驗,Meta分析結果提示,針刀干預能有效降低KOA模型兔行為學 Lequesne MG評分、軟骨組織形態學Mankin評分、軟骨細胞凋亡率及關節液IL-6、TNF-α的表達水平,但2組關節液IL-1表達水平的差異無統計學意義,可能與納入研究數量較少有關。

本次研究局限性:①納入研究主要為中英文文獻,可能存在語種偏倚;②此次研究的樣本量較小,可能會高估針刀的干預效果;③納入的17項研究多數未在分配隱藏、盲法實施方面做出詳細描述,表明研究者對實驗設計的考慮欠周全,可能存在選擇及實施偏倚;④部分結局指標納入的研究存在較高異質性,其原因可能與動物造模方式、實驗的規范性、針刀刺入的部位及頻率、結局指標測量方法及時間等因素有關;⑤大部分研究選擇在結束針刀干預后立即處死KOA模型兔,并進行相關結局指標測量,因而未進行長時間隨訪,無法評估針刀的長期干預效果。

現有的證據表明,針刀干預能夠減輕KOA模型兔膝關節疼痛與腫脹、改善膝關節功能和軟骨組織病理學形態,其作用可能與減少軟骨細胞凋亡、抑制相關促炎癥細胞因子表達有關。但受納入研究數量及質量的限制,上述結論仍需大樣本、高質量的研究進行驗證。同時,在今后的研究中,應當在造模方式、針刀治療部位、結局指標測量方法等方面進一步規范,為動物實驗結果轉化到臨床研究提供更可靠的證據。