血清IL-1β、IL-21水平與老年腰椎間盤退行性病變程度的相關性

趙衍弢 周樹良 朱立帆

(蘇州市第九人民醫院骨科,江蘇 蘇州 215200)

肩頸及下腰痛是老年人常見癥狀,不僅影響老年人生活質量,還給家庭、社會帶來一定負擔。據報道腰椎間盤退行性病變是引起老年人肩頸、下腰痛的主要原因〔1〕。腰椎間盤退行性病變發生機制至今尚未完全明確,但已證實與外力、炎性反應、細胞凋亡等有關。炎癥因子在腰椎間盤退行性病變的發生發展中扮演重要角色,可通過介導炎癥級聯反應、加速細胞外基質分解、誘導細胞凋亡等破壞腰椎間盤組織〔2〕。目前已知的參與腰椎間盤退行性病變的炎癥因子有白細胞介素(IL)-1、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-6、轉化生長因子(TGF)-β等,其中IL-1在腰椎間盤退行性病變中占核心地位〔3〕。IL-1由IL-1α、IL-1β、IL-1RN等亞型構成,研究發現,阻斷IL-1β可以降低細胞外基質降解,緩解腰椎間盤退變程度,但具體機制尚未可知〔4〕。IL-21是活化的Th17細胞分化的一種細胞因子,可促進Th17細胞增殖及分化。研究顯示,IL-17在腰椎間盤病例組織中呈高表達,推測IL-21可能參與了腰椎間盤退行性病變的進程〔5〕。基于此,本研究探討老年腰椎間盤退行性病變程度與IL-1β、IL-21的關系,以期為老年腰椎間盤退行性病變的診斷、治療提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2019年12月至2021年12月蘇州市第九人民醫院收治的老年腰椎間盤退行性病變患者98例(病例組)。納入標準:(1)符合腰椎間盤退行性病變診斷標準〔6〕,且經磁共振成像(MRI)證實;(2)既往無脊柱手術史。排除標準:(1)合并有脊柱感染、腫瘤、結核等疾病者;(2)自身免疫系統疾病者或近期嚴重感染者;(3)既往有免疫調節劑治療史者。根據Pfirrmann分級〔7〕將患者按退行性病變程度分為輕度組29例、中度組47例、重度組22例;輕度組:男19例,女10例,平均年齡(72.45±6.36)歲;中度組:男27例,女20例,平均年齡(73.84±6.05)歲;重度組:男14例,女8例,平均年齡(71.95±5.71)歲。另選取同期老年健康體檢者30例為對照組,其中男20例,女10例,平均年齡(72.36±5.84)歲,均排除脊柱手術史和急慢性感染。各組一般資料差異無統計學意義(均P>0.05)。

1.2研究方法 于入組當天,采集所有對象5 ml外周血置于抗凝管中,用離心機以3 000 r/min轉速離心15 min,吸取上層血清置于新的離心管中,并保存于-80 ℃冰箱。待所有血清樣本收集后采用酶聯免疫吸附試驗檢測血清IL-1β、IL-21表達。

于入組當天,采用日本骨科協會評估治療(JOA)評分、視覺模擬評分(VAS)評估不同退行性病變程度組腰椎功能、腰椎疼痛情況。JOA評分:分別從疼痛主觀癥狀(反射痛、下腰背痛、腿痛等)、臨床特征(直腿抬高試驗、肌力、感覺等)、日?；顒邮芟薅热齻€方面評估患者腰椎功能,總分為29分,分數越高則腰椎功能越好。VAS:標注一段長10 cm的線段,分別標注數字0～10,其中0表示無痛,10表示最痛,分數越高則疼痛越劇烈。

1.3統計學方法 采用SPSS22.0軟件進行t檢驗、單因素方差分析(F檢驗)、χ2檢驗、Pearson相關性分析。

2 結 果

2.1病例組與對照組血清IL-1β、IL-21水平比較 病例組血清IL-1β、IL-21水平顯著高于對照組(P<0.001)。見表1。

表1 病例組與對照組血清IL-1β、IL-21水平比較

2.2不同退行性病變程度組血清IL-1β、IL-21水平及JOA評分、VAS比較 不同退行性病變程度組血清IL-1β、IL-21水平及JOA評分、VAS差異有統計學意義(均P<0.05),各組IL-1β、IL-21水平及VAS比較:輕度組<中度組<重度組(均P<0.05),各組JOA評分比較:輕度組>中度組>重度組(均P<0.05)。見表2。

表2 不同退行性病變程度組血清IL-1β、IL-21水平及JOA評分、VAS比較

2.3血清IL-1β、IL-21水平與腰椎間盤退行性病變程度、JOA評分、VAS的相關性及IL-1β、IL-21水平相關性 老年腰椎間盤退行性病變患者血清IL-1β、IL-21水平與退行性病變程度(r=0.511、0.311)、VAS(r=0.515、0.541)均呈正相關(均P<0.05),與JOA評分均呈負相關(r=-0.541、-0.336,均P<0.05)。老年腰椎間盤退行性病變患者血清IL-1β水平與IL-21水平呈正相關(r=0.542,P<0.05)。

3 討 論

腰椎間盤退行性病變是臨床常見的脊柱疾病,包括椎間盤突出、退變性腰椎滑脫、脊柱側凸、椎管狹窄等。由于人體腰椎間盤支撐著脊柱約80%的負荷并控制椎體間活動,是人體重要的生理結構〔8〕。但隨著年齡的增加,腰椎間盤開始發生退行性病變,導致椎間盤靈活性、承載負荷下降,并出現腰背疼痛,嚴重影響老年患者生活質量〔9〕。因此,探討老年腰椎間盤退行性病變發生機制,對腰椎間盤退行性病變的診斷與防治有重要意義。

腰椎間盤退行性病變的主要臨床表現為腰腿痛,影像學下可見椎間盤信號減低、終板炎、骨贅形成、椎體滑脫、椎間盤突出及神經根壓迫等。腰椎間盤退行性病變是一種與年齡有關的病變,隨著年齡增長,生理應力過度增加,不斷刺激椎間盤細胞,致使細胞外基質降解,最終導致椎間盤組織損壞〔10〕。除此之外,炎癥因子、細胞凋亡也參與了腰椎間盤退行性病變的進程。IL-1β是IL-1細胞因子家族成員之一,也是目前報道最多的與腰椎間盤退行性病變有關的炎癥因子〔11〕。報道顯示,IL-21在腰椎間盤退行性病變患者髓核組織及血清中呈高表達,可能參與了腰椎間盤退行性病變〔12〕。本研究結果表明,炎性因子IL-1β、IL-21異常表達與腰椎間盤退行性病變有關。研究顯示,IL-1β在腰椎間盤退行性病變中的作用如下:①激活炎癥級聯反應;②誘導細胞凋亡。腰椎神經根部的炎癥是腰椎間盤抗原分子與免疫系統共同作用的結果,Th17細胞及其分泌的IL-17是免疫學研究的重點,與自身免疫性疾病的發生發展密切相關〔13〕。孟志強等〔14〕研究顯示,IL-17可通過介導自身免疫反應參與腰椎間盤退行性病變。Th17細胞不僅分泌IL-17,同時也分泌IL-21,而且IL-21對Th17細胞的分化、增殖有促進作用,因此IL-21可能通過影響IL-17分泌參與腰椎間盤退行性病變。

本研究表明,IL-1β、IL-21對患者腰椎間盤退行性病變程度、腰椎功能、疼痛癥狀有一定的評估價值。Tian等〔15〕研究腰椎間盤突出癥與淋巴細胞亞群的關系發現,患者目測類比疼痛評分與CD4+T、CD4+/CD8+呈正相關,與CD8+T呈負相關。馮陽等〔16〕研究也顯示,腰椎間盤退行性病變程度與CD4+T呈線性正相關,說明患者外周血CD4+T百分比越高,腰椎間盤退行性病變越嚴重。IL-21主要由Th17細胞分泌,而Th17細胞由初始CD4+T分化而來,因此,IL-21水平隨著腰椎間盤退行性病變程度加重而升高,對腰椎間盤退行性病變的診斷有一定的價值。IL-1β作為介導腰椎間盤退行性病變最重要的炎癥因子,已有研究表明,其水平與退行性病變程度呈正相關,與JOA評分呈負相關〔17,18〕。本研究結果說明,腰椎間盤退行性病變是多種細胞因子、信號通路共同作用的結果,不同炎性因子及其相關的信號通路相互影響,最終導致腰椎間盤退行性病變,與既往研究結果一致〔19〕。

綜上,IL-1β、IL-21參與了腰椎間盤退行性病變的發生機制,二者表達水平可間接反映腰椎間盤退行性病變程度。