手法對膝骨關節(jié)炎系統(tǒng)生物學影響的研究概況

田林 戴七一 戴子一 羅榮宇 藍崇 魏紀湖

【摘 要】 手法治療作為一種安全有效的膝骨關節(jié)炎治療方法，療效已得到臨床研究的證實。手法治療的作用機制及系統(tǒng)生物學變化已成為業(yè)界研究熱點。但膝骨關節(jié)炎的發(fā)病機制十分復雜，尚需要進一步研究其直接作用機制，并探討不同證型膝骨關節(jié)炎間的代謝環(huán)境變化差異。通過對手法治療膝骨關節(jié)炎系統(tǒng)生物學影響的研究文獻進行歸納綜述，試探討手法治療膝骨關節(jié)炎的作用機制，為臨床防治膝骨關節(jié)炎提供新的參考依據(jù)。

【關鍵詞】 骨關節(jié)炎，膝；手法治療；系統(tǒng)生物學；文獻綜述

膝骨關節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是一種以關節(jié)疼痛及活動障礙為主要臨床表現(xiàn)的骨科常見疾病，具有發(fā)病率高、病程長、預后差、醫(yī)療費用高等特點[1-4]。有關資料顯示，老年女性放射學KOA患病率高達46.6%，臨床患病率為15.4%；老年男性放射學和臨床KOA患病率分別為27.6%和7.1%[5]。同時，由于大多數(shù)KOA缺乏明確病因，所以難以找到針對性的特效干預和控制手段[6]。隨著關節(jié)軟骨的慢性、漸進性退行性改變，KOA發(fā)展到中晚期表現(xiàn)為關節(jié)功能喪失，甚至殘障，嚴重影響患者生活質(zhì)量，造成巨大的社會和經(jīng)濟負擔[7]。

目前，公認的KOA病因主要有關節(jié)軟骨生化代謝紊亂、性激素內(nèi)環(huán)境紊亂、氧自由基氧化損傷、生物力學失衡、骨內(nèi)壓升高等。由于本病病因及發(fā)病機制尚未完全明確，臨床對于KOA的治療多采用藥物對癥治療控制病情，但卻無法避免諸如胃腸反應等副作用[8]。相關實驗及臨床研究表明，手法治療作為一種安全有效的KOA干預措施，其臨床效果已得到國內(nèi)外多中心、隨機對照試驗的證實[9-10]。但手法治療對KOA的機制十分復雜，尚需要進一步歸納研究。

1 中醫(yī)學對KOA的認識

中醫(yī)學認為，KOA屬“痹證”范疇，是一種本虛標實的疾病[11-12]。KOA患者多肝腎虧虛、氣血不足，本虛則易受邪。腎主骨，腎虛髓虧，骨骼失養(yǎng)，則可退變出現(xiàn)骨質(zhì)增生。關節(jié)軟骨中醫(yī)稱為“筋”“肝主筋”，肝血虧虛，筋脈失養(yǎng)，則易磨損失用，《素問·脈要精微論》曰：“膝者，筋之府，屈伸不能，行則僂附，筋將疲矣?！痹诒咎摰幕A上，或外感風寒濕邪，內(nèi)阻經(jīng)絡；或邪從內(nèi)生，瘀血阻絡，痰瘀互結等，變證叢生，不一而足，形成KOA的復雜病因病機[12]。

2 系統(tǒng)生物學理論對KOA的認識

現(xiàn)代醫(yī)學研究表明，KOA是一種多因素、涉及多個分子網(wǎng)絡調(diào)節(jié)的疾病。一般認為KOA的病因有生物力學因素、遺傳因素、外源性因素等，累及關節(jié)滑膜、軟骨及膝周軟組織產(chǎn)生炎癥代謝反應，主要表現(xiàn)為關節(jié)軟骨的退變、軟骨細胞外基質(zhì)（ECM）的降解及關節(jié)周圍骨贅的形成，同時可伴有軟骨下骨硬化、滑膜炎性變等，其中關節(jié)軟骨生化代謝異常已經(jīng)成為熱點研究內(nèi)容。關節(jié)軟骨主要由軟骨細胞和ECM構成，軟骨細胞合成大量的Ⅱ型膠原及蛋白聚糖（PG）等物質(zhì)，并分泌到ECM中，構成復雜的網(wǎng)架結構，調(diào)節(jié)細胞的生理活動。蛋白聚糖可使關節(jié)軟骨具有很好的彈性和抗壓性，不僅具有連接、保水、抗壓等物理學作用，也具有傳遞細胞信號、調(diào)節(jié)細胞基本生命活動等生物學功能[13]?；蚪M學、蛋白質(zhì)組學及代謝組學作為系統(tǒng)生物學三大主要組成部分，隨著科研技術的發(fā)展和業(yè)界研究的不斷深入，對KOA機體的變化已經(jīng)深入到代謝層次研究和探索。本文主要對手法干預下KOA機體蛋白質(zhì)組學及代謝組學的影響變化做如下綜述。

2.1 基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）與KOA MMPs是人體內(nèi)的一群內(nèi)肽酶系統(tǒng)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)20多種。根據(jù)MMP底物的特異性可分為：膠原酶（主要包括MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18），明膠酶（主要包括MMP-2、MMP-9），膜型金屬蛋白酶（主要包括MMP-14、MMP-15、MMP-16等），間充質(zhì)溶解素類（主要包括MMP-3、MMP-10、MMP-11），兩種基質(zhì)溶素（主要包括MMP-7、MMP-26）[14]。國內(nèi)外相關研究證實，MMPs是構成ECM降解最主要的蛋白水解系統(tǒng)[15]。其中MMP-1、MMP-3、MMP-8、MMP-13等MMPs類通過破壞ECM來影響軟骨細胞降解和重組之間的動態(tài)平衡，從而破壞關節(jié)內(nèi)微環(huán)境、擾亂細胞功能。蛋白聚糖的丟失、降解引起ECM合成代謝與分解代謝的失衡被認為在骨關節(jié)炎（osteoarthritis，OA）早期病變中起著重要的起始作用。

正常情況下，MMPs不會過度表達，因體內(nèi)存在其抑制因子——基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑（TIMPs），TIMPs能與MMPs的催化位點結合使其失活，同時也能與MMPs酶原的部分位點結合進而阻止其酶原激活，避免了MMPs水解ECM?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，單純的TIMPs增加相對較少，而軟骨破壞程度與MMPs/TIMPs比例失衡呈正相關則被更多人認可。因此，針對OA軟骨組織中MMPs及TIMPs的深入研究將有助于進一步明確OA發(fā)病機制。

2.2 細胞因子與OA 軟骨降解是軟骨退變的一個重要方面。大量研究證實，軟骨降解與細胞因子表達異常有關[15]。正常情況下，ECM的分解與合成代謝平衡是通過分解性細胞因子和合成性細胞因子（即生長因子）的平衡來維持的。分解性細胞因子如白細胞介素-1（IL-1）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、腫瘤壞死因子-β（TNF-β）、白細胞介素-6（IL-6），通過細胞信號轉導通路的級聯(lián)放大作用刺激特定MMPs的生成，而引起基質(zhì)的降解。并可通過刺激滑膜細胞增殖和變性，誘導炎性介質(zhì)形成，促進滑膜細胞MMPs分泌，抑制或干擾軟骨細胞及表型表達等。其中IL-1、TNF-β、TNF-α是OA發(fā)病機制中重要介質(zhì)。OA發(fā)生時關節(jié)滑膜細胞大量增殖，造成IL-1、TNF-α分泌過度并釋放入血。從而引發(fā)多型核細胞激活、前列腺素E2過度釋放及MMPs合成和分泌等一系列反應，最終造成關節(jié)軟骨的破壞和降解。IL-1、TNF-α主要引發(fā)自身免疫反應和無菌性滑膜炎癥，而在上述一系列反應后，在MMPs作用下軟骨細胞合成蛋白聚糖及促進Ⅱ型膠原轉化為I型膠原的作用被抑制，導致關節(jié)組織持續(xù)損傷、軟骨基質(zhì)被加速降解，最終引發(fā)軟骨缺損和生物力學改變?？梢奍L-1、TNF-α、MMP-3在OA病情進展中具有潛在的協(xié)同效應[16-19]。

2.3 代謝組物質(zhì)與KOA 隨著系統(tǒng)生物學研究的不斷深入和“基因組學-蛋白質(zhì)組學-代謝組學”科研縱軸的發(fā)展。代謝組物質(zhì)是基因表達和蛋白質(zhì)代謝的最終產(chǎn)物。通過利用現(xiàn)代分析檢測技術和磁共振、色譜、質(zhì)譜聯(lián)用的計算機分析方法，對KOA血清樣本中的代謝組物質(zhì)（相對分子量 < 1000）進行系統(tǒng)化分析，能夠精準反映KOA機體的變化，并對基因組和蛋白質(zhì)組學的影響變化起到放大作用[20]。分析KOA患者的代謝組學變化，對探究手法干預下的細胞通路選擇、力學信號的釋放與傳遞及能量變化等影響具有重要意義。相關實驗研究表明，經(jīng)磁共振波譜儀檢測的KOA血清樣本，在氧嘌呤醇、甲硫氨酸含量方面與正常組存在明顯差異，并在PCA得分圖和PLS-DA載荷圖上得到了證實。顯著性差異代謝物有甲硫氨酸、氨基乙酸、羥嘌呤醇、α-酮戊二酸、羥丁氨酸等11種氨基酸及肌酐、乳酸、甲醇、乙酸鹽等代謝組物質(zhì)[21]。

其中S-腺苷甲硫氨酸（甲硫氨酸的活性成分，SAM）具有改善細胞代謝過程中生理活性的作用，參與三羧酸循環(huán)、硫化甲基化等多種氨基酸代謝反應，不僅參與神經(jīng)遞質(zhì)、激素等大分子物質(zhì)的合成和代謝，還具有抗氧化劑形成、解毒抗炎及組織修復等作用。氨基酸類代謝組物質(zhì)在促進軟骨生成與修復、選擇性抑制前列腺素α-2方面表現(xiàn)出良好的成效[22-23]。

3 手法治療KOA

《醫(yī)宗金鑒·正骨心法要旨·手法釋義》闡釋手法治療機制為：“按其經(jīng)絡，以通郁閉之氣，摩其壅聚，以散瘀結之腫?！笔址ㄖ委烱OA主要意圖在于盡量擴大髕骨活動度、發(fā)揮伸膝裝置的力學效益，促進關節(jié)血液循環(huán)，松解關節(jié)周圍組織粘連、增加髕骨活動度，增強膝關節(jié)的活動范圍、擴大關節(jié)間隙，從而協(xié)同降低膝關節(jié)內(nèi)壓，同時改善膝關節(jié)周圍及關節(jié)囊的血液循環(huán)，增強關節(jié)營養(yǎng)供給，加快軟骨代謝物質(zhì)效率，進而減緩關節(jié)軟骨組織的退變[24]。

手法治療KOA作為中醫(yī)骨傷的特色療法，大量臨床病例和實驗研究證實，手法可明顯緩解癥狀，改善關節(jié)功能。葉楓[25]繼承陳福林老中醫(yī)的思想，強調(diào)手法治療前要先進行手法診斷，只有“知其體相”，才能“識其部位”，認為手法主要是通過恢復“筋主司一身運動”之功能，而達到治療目的。呂亞南等[26]通過點穴舒筋手法調(diào)氣、運氣和飛經(jīng)走氣，以舒筋解痙、消散筋結、疏經(jīng)通絡止痛，針對性地對“筋結”進行處理，取得了良好的臨床效果。王衍全等[27]使用六指六穴（血海、陰谷穴、內(nèi)膝眼、梁丘、膝陽關穴、外膝眼）點壓及膝關節(jié)旋轉屈伸手法，調(diào)補肝腎、行氣止痛、活血化瘀。中醫(yī)學認為，胃為氣血生化之源，脾主肌肉，血海、梁丘分別為胃經(jīng)和脾經(jīng)腧穴，以達調(diào)和氣血、協(xié)調(diào)肌肉之目的。肝主筋、腎主骨，膝陽關穴、陰谷穴在膽經(jīng)及腎經(jīng)，選此2穴以補肝腎、強筋骨；內(nèi)外膝眼作為膝前奇穴而被選用，以奏活血定痛之功。在點按六穴基礎上加旋轉屈伸手法可解除交鎖，松解關節(jié)粘連，保持關節(jié)力學平衡，調(diào)節(jié)關節(jié)活動度。

隨著代謝組學及中醫(yī)循證醫(yī)學的發(fā)展，近年來關于手法治療KOA的分子生物學研究業(yè)已成為科研熱點，將有助于進一步從分子水平明確KOA發(fā)病機制、探討手法對KOA治療取效的可能作用機制，為臨床上治療KOA提供新的靶點。朱鴻飛等[28]

通過模擬按壓手法進行動物實驗研究表明，手法能降低體內(nèi)MMP-13、TNF-α含量，促進整合素α1、β1釋放，改善軟骨細胞外基質(zhì)代謝，誘導組織抗炎，抑制軟骨基質(zhì)破壞。對比軟骨形態(tài)學變化，經(jīng)Mankin評分后發(fā)現(xiàn)，手法治療后關節(jié)軟骨病理損害程度較對照組輕。王春林等[29]研究證實，手法可降低關節(jié)液中TNF-α、IL-1β等濃度，抑制軟骨基質(zhì)降解和軟骨破壞，達到軟骨損傷修復的目的。戴七一等[30-32]研究證實，手法對于上調(diào)抑制凋亡基因Bcl-2表達，下調(diào)促進凋亡基因Bax和Fas表達具有統(tǒng)計學意義。手法可明顯促進軟骨細胞增殖[28]，這可能反映了手法臨床取效的原因。手法對動物模型血常規(guī)變化無明顯的影響作用[29]；但能明顯降低血清MMP-9、MMP-13、IL-1β、IL-6、TNF-α含量，升高TIMP-1的含量，降低MMP-9/TIMP-1比值，這可能是手法延緩膝關節(jié)軟骨組織退變的機制之

一[33-36]。杜寧[37]經(jīng)過基礎實驗研究推測手法治療KOA的機制為：①手法能改善關節(jié)周圍代謝環(huán)境，促進炎性物質(zhì)吸收和軟骨細胞新陳代謝，減緩軟骨退變。②增加抗炎介質(zhì)和修復因子的表達，抑制免疫損害，增強軟骨細胞的功能，延緩病理進程。③刺激相關膠原基因mRNA的表達，增加Ⅱ型膠原蛋白合成，維持軟骨的結構和數(shù)量，同時促進軟骨的修復。這可能是手法治療KOA最直接的證據(jù)表現(xiàn)；但不同手法對KOA代謝組學的影響基本相同，而不同證型間KOA的代謝經(jīng)手法治療后未見明顯細微差異。

綜上所述，手法作為一種力學干預因素，在治療KOA的過程中，經(jīng)ECM-整合素-細胞骨架信號傳導通路實現(xiàn)力學因素的干預，引發(fā)軟骨細胞內(nèi)一系列生化反應和代謝組學變化，有效延緩軟骨細胞的退變和降解，最終改善KOA癥狀及關節(jié)功能。根據(jù)代謝組學和分子生物學相關數(shù)據(jù)變化，明確手法干預的作用途徑，探討其具體信號傳導機制，指導臨床調(diào)整手法作用的力量、頻率及治療周期，尚需進一步研究。

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