退變腰椎間盤組織中MMP-3、IL-1、TNF-α的表達(dá)變化及意義

(新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院，河南新鄉(xiāng) 453000)

腰椎間盤突出是導(dǎo)致下腰腿痛和神經(jīng)根性疼痛最常見的原因，但其發(fā)病機(jī)制目前尚未完全闡明［1］。研究［2］發(fā)現(xiàn)除了生物化學(xué)因素可能在其發(fā)病中起重要作用外，也可能存在細(xì)胞因子的作用。2008年6月～2011年2月，本研究觀察了退變的腰椎間盤組織中基質(zhì)金屬蛋白酶3(MMP-3)、白細(xì)胞介素1(IL-1)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)的表達(dá)變化，并探討其意義?，F(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 行手術(shù)治療的腰椎間盤突出癥患者40例(研究組)，男25例，女15例，年齡30～72歲，平均(45.7±11.2)歲。所有患者術(shù)前均經(jīng) CT及MRI檢查確診。病變累及 L3～4椎間盤9例，L4～5椎間盤22例，L5～S1椎間盤9例。均存在較明顯的坐骨神經(jīng)痛，伴或不伴下腰痛，直腿抬高試驗(yàn)陽(yáng)性，無(wú)急慢性感染史和免疫系統(tǒng)疾病。根據(jù)MRI影像分型，突出型23例，脫出型17例。術(shù)中取退變的椎間盤組織(研究組)。另取20例行前路手術(shù)治療的因腰椎爆裂型骨折而受累的正常椎間盤組織作為對(duì)照組?；颊咧心?3例，女7例，年齡29～70歲，平均(43.7±9.3)歲。對(duì)照組入選標(biāo)準(zhǔn):①既往健康，無(wú)脊柱病史，無(wú)腰腿痛和椎管手術(shù)史，無(wú)免疫系統(tǒng)疾病;②CT掃描均未發(fā)現(xiàn)腰椎間盤突出，術(shù)中腰椎骨折處無(wú)椎間盤突出等肉眼可見的病理表現(xiàn)。兩組性別、年齡相比，P均 ＞0.05。

1.2 MMP-3、IL-1及 TNF-α 的檢測(cè) 將術(shù)中所得的新鮮椎間盤標(biāo)本反復(fù)用生理鹽水沖洗，消除血液及其他人體體液的污染，存放于－70℃冰箱中備用。實(shí)驗(yàn)前先將椎間盤組織稱重，超聲波粉碎，加入PBS研磨制成勻漿，3 500 r/min離心10 min，取上清。采用ELISA法測(cè)定兩組椎間盤組織中的MMP-3、IL-1及TNF-α。按說(shuō)明書進(jìn)行操作。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件。計(jì)量資料用±s表示，采用t檢驗(yàn)。P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

研究組椎間盤組織中MMP-3、IL-1及TNF-α表達(dá)水平分別為(20.45 ±3.48)、(13.68 ±3.23)、(11.54 ± 3.11)pg/mL，對(duì)照組分別為(5.11 ±0.71)、(2.66 ± 1.16)、(3.54 ± 1.38)pg/mL，兩組相比，P均 ＜0.05。

3 討論

腰椎間盤突出是骨科常見病，椎間盤的退變過(guò)程不僅表現(xiàn)為形態(tài)學(xué)上的變化，還伴有組織學(xué)與生化性質(zhì)的改變，如蛋白多糖和水含量的減少、膠原類型的轉(zhuǎn)換、降解酶活性的升高以及炎癥介質(zhì)的釋放增多等［3］。過(guò)去認(rèn)為機(jī)械壓迫是腰椎間盤突出癥坐骨神經(jīng)痛的直接原因，而近年研究［4］表明炎癥反應(yīng)起著更重要的作用，術(shù)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)神經(jīng)根表現(xiàn)為充血、水腫等類似炎癥樣變化。組織病理學(xué)發(fā)現(xiàn)腰椎間盤突出組織表現(xiàn)為以巨噬細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和新血管形成的炎性肉芽組織。分子生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，MMPs、IL-1、IL-6、TNF-α 等細(xì)胞因子在椎間盤退變的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用［5］。

正常狀態(tài)下，椎間盤內(nèi)存在調(diào)節(jié)基質(zhì)代謝的酶系統(tǒng)，使細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的合成、分解處于平衡狀態(tài)，當(dāng)該平衡遭到破壞使得髓核水分和彈性喪失時(shí)，將導(dǎo)致椎間盤的生物力學(xué)功能減退，出現(xiàn)椎間盤退變［5］。MMP-3是重要的基質(zhì)金屬蛋白酶之一，屬于基質(zhì)降解酶，也是椎間盤ECM降解的關(guān)鍵酶，能夠降解包括蛋白多糖、層黏蛋白、纖維連接蛋白等Ⅳ和V型膠原［6］。MMP-3還可激活其他潛在的各類MMPs，形成瀑布效應(yīng)［7］。故 MMP-3是降解退變的椎間盤基質(zhì)的主要酶類［8］。大量研究證實(shí)［9，10］，MMP-3與基質(zhì)退變之間存在密切關(guān)系，退變的椎間盤組織產(chǎn)生的MMP-3比正常椎間盤組織要高。

有研究［11］發(fā)現(xiàn)，椎間盤退變過(guò)程中伴隨著多種細(xì)胞因子水平的改變，其中IL家族與椎間盤退變關(guān)系密切。IL-1由活化的單核—巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等分泌，是種強(qiáng)有力的致痛物質(zhì)，可直接刺激神經(jīng)根并增強(qiáng)緩激肽的敏感性，參與椎間盤突出所致的神經(jīng)根疼痛的病理過(guò)程。當(dāng)髓核破裂突出時(shí)，損傷部位發(fā)生急性炎性反應(yīng)，單核細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，并釋放IL-1，進(jìn)而刺激細(xì)胞間黏附分子的表達(dá)，對(duì)炎性細(xì)胞具有趨化作用，導(dǎo)致神經(jīng)根性疼痛［12］。

TNF-α主要是由單核—巨噬細(xì)胞分泌，不僅對(duì)腫瘤細(xì)胞有細(xì)胞溶解、抑制增殖的作用，它還是一種重要的炎癥介質(zhì)，可刺激中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞產(chǎn)生大量超氧化物，釋放溶酶體酶，對(duì)周圍細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用，還可介導(dǎo)其他炎性因子表達(dá)，加重局部炎癥反應(yīng)。有研究［13，14］發(fā)現(xiàn)椎間盤退變患者髓核突出1 d后，椎間盤細(xì)胞就產(chǎn)生大量TNF-α，這些細(xì)胞因子從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外，導(dǎo)致突出的椎間盤內(nèi)巨噬細(xì)胞聚集。由于聚集的巨噬細(xì)胞強(qiáng)大的吞噬活性及其釋放的IL的作用，椎間盤成分被逐步吸收。

本研究結(jié)果顯示，研究組椎間盤組織中MMP-3、IL-1、TNF-α水平均顯著高于對(duì)照組，提示三者可能在椎間盤退變的發(fā)生機(jī)制中發(fā)揮重要作用，這將為椎間盤退變的預(yù)防和治療提供新的途徑。由于本研究對(duì)象數(shù)量較少，未對(duì)不同年齡組進(jìn)行比較，下一步將對(duì)不同年齡對(duì)椎間盤退變患者上述炎癥介質(zhì)的影響進(jìn)行研究。另外椎間盤退變的機(jī)制復(fù)雜，仍需進(jìn)一步研究各種細(xì)胞因子在椎間盤退變中的作用及相互關(guān)系，為椎間盤退變的防治提供理論依據(jù)。

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