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编号:10242369
IL-1与椎间盘退行性病变
http://www.100md.com 《颈腰痛杂志》 2000年第4期
     作者:姜杰 唐勇

    单位:姜杰(暨南大学医学院中医系,广州 510632);唐勇(广州中医药大学,510405)

    关键词:IL-1;NO;椎间盘退行性变

    颈腰痛杂志000443 摘要:椎间盘退行性病变的特征性改变是其髓核中蛋白聚糖(PG)含 量的下降以及伴随的水份丢失,启动和调节这一过程的生物机制仍不十分清楚。近年来相关 研究表明,白细胞介素-1(IL-1)对间盘退变过程中存在多环节的调节,既可通过诱导金属 蛋白酶(MMPs)和一氧化氮(NO)促进PG分解及抑制PG合成,导致PG的净损失而影响退变本身; 也可通过其他炎性介质影响其继发性病理过程。

    中图分类号:R681.53 文献标识码:A

    文章编号:1005-7234(2000 )04-0339-02
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    与椎间盘(简称间盘)退行性病变相关的临床综合征包括原发性下背部疼痛(LBP)、颈腰神经 根病、脊髓型颈椎病、腰椎管狭窄等。间盘退变的特征性改变是髓核中蛋白聚糖(PG)含量的 下降以及伴随的水份丢失[1]。目前,启动和调节这一过程的生物机制仍不十分清 楚。因而,在治疗手段和疗效上,缺乏明确的对应性和有效性。近年来,越来越多的证据表 明,一些生化介质参与了这种改变,其中,尤以IL-1的作用引人注目。

    1 间盘退组织中IL-1的异常表达及生成

    正常间盘组织具有分泌IL-1的潜能,Nashon等用脂多糖(LPS)刺激培养的间盘细胞,发现培 养上清中IL-1含量从0上升到27.69/105细胞[2];而突出的间盘组织则可自发 分泌IL-1等细胞因子,用放免分析法检测突出间盘的组织匀浆和培养上清液,证实有IL-1 分泌,倍他米松可显著抑制培养组织中的这种分泌活动,不同类型的突出间盘组织,由于其 组织细胞不同而有所差异,分离型IL-1的分泌要高于其他类型[3]
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    IL-1可由多种细胞合成分泌,其中最重要的是活化的单核-巨噬细胞,突出间盘可引起以 巨噬细胞为主的炎性细胞浸润[4]。免疫组化显示,巨噬细胞中有IL-1抗原表达 [5];突出型(extrusion or sequestration type)间盘肉芽组织中的成纤维细胞,内 皮细胞也可分泌IL-1。而在突出程度较轻的膨出型(protrusion type)间盘中,分泌细胞因 子的细胞主要是软骨细胞[3]

    2 IL-1在间盘退行性变发病中的作用

    业已证实,MMPs是降解软骨及间盘基质的重要酶类物质[6],IL-1可通过影响该类 酶的生物活性以及抑制基质中PG的合成,作用于间盘组织的退变过程。

    突出的间盘组织能够自发分泌MMPs[7],而IL-1是刺激组织中产生与分泌MMPs的调 质。用家兔纤维环(AF)细胞进行体外培养,观察重组人类IL-1对间盘组织的蛋白聚糖代谢 影响,发现IL-1可显著增加溶基质素酶(MMP-3)的活性,增加PG释放[8]。Kang等 用IL-1刺激正常、非突出间盘培养细胞,明胶酶(MMP-2)和MMP-3在上清液中的含量显著 增加[9]。这些实验结果与IL-1对关节软骨MMPs的影响是一致的[10]。MM P-2(主要降解明胶)、MMP-3(主要降解PG的核心蛋白成分)分泌增加及活性增强,将加速间 盘基质分解。
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    早期间盘退变可能是间盘突出的先决条件。日常生活中,间盘始终处于不同的肌肉收缩力和 韧带张力作用下,各种应力可影响间盘的代谢[11]。间盘离体静力实验显示,在30 atm时(相当于身体前倾并举重物),纤维环内侧PG合成降低,髓核中MMP-3合成增加;而在3 atm时,纤维环内侧和髓核中PG合成上升,髓核中MMP-3生成下降。这表明,压力并不仅仅 是上调或下调蛋白质的合成,而可能产生某些细胞内信号物质[12]。从间盘软骨细 胞可分泌IL-1以及IL-1能够刺激正常间盘组织分泌MMPs等资料分析来看,IL-1可能是这 类信号调控的之一。

    Stadleret等首先提出NO在关节疾病中起重要作用,并证实IL-1可刺激关节软骨细胞产生大 量的NO。这项发现的意义在于,通常肝细胞和巨噬细胞需要LPS和细胞因子的共同作用,才 能诱生高水平的NO表达,在软骨细胞只需要IL-1,即可诱生大量NO分泌。IL-1能强烈抑制 关节软骨的PG合成。加入左旋氮甲基精氨酸(L-NG-monomthy-laryinyie, L-NMA),一 种NO合酶(NOS)的竞争抑制物,可抑制NO的合成,并恢复受IL-1诱导抑制的PG合成。这些资 料说明,内源性合成的NO是IL-1抑制关节软骨PG合成的调质[13]。突出间盘可自 发分泌NO[7],IL-1可刺激其进一步分泌[9]提示,在间盘退变中可能存 在同样的作用机制。
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    3 IL-1对间盘退变所引起的继发性病理过程也有影响。

    IL-1本身可能是一种强有力的致痛物质。IL-1β致痛效率是IL-1α的3000倍,用IL-1的 三肽相似物可拮抗由IL-1和炎性刺激物角叉菜胶(carrageenan)所引起的痛觉过敏[14 ]。IL-1还可以通过对NO生物活性的调节参与间盘突出所致的神经根痛病理过程[ 15]。近年来的研究表明,NO在由N-甲基天冬氨酸(NMDA)所产生的急性痛觉过敏中,起 调控作用。将髓核纤维环同种移植到大鼠硬膜外腔,免疫组化和原位杂交显示,在移植纤维 环附近肉芽组织中有NOS表达,同时出现热性痛觉过敏(thermal hyperalgesia)现象[1 6]。PGE2是已知间盘退变组织中受IL-1调控的一种炎性介质,PGE2在10-6M 或更高时,是一种致痛物,而在10-8或更高时,可增加机体对其他致痛物如缓激肽 的敏感性[17]。看来,IL-1参与继发于间盘退变的痛觉病理是多途径的。
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    间盘退变所形成的肉芽组织,血管内生也同样有IL-1的作用影响,当髓核从破裂的后纵韧 带突向硬膜外腔时,在损伤部位可产生急性阶段反应(APR),引起以单核细胞为主的炎性浸 润[4],活化的单核细胞释放IL-1,而IL-1可刺激细胞间粘附分子(ICAM-1)表达 。ICAM-1对炎性细胞具有趋化作用,促进炎性细胞进入组织。IL-1还可以刺激单核细胞分 泌碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),后者是内皮细胞和成纤维细胞的有丝分裂原,从而间接 影响突出间盘组织新生血管的形成和纤维化过程[18]

    4 间盘退行性病变的生物治疗

    鉴于IL-1在间盘退变中作用,人们已着手进行了有关IL-1对间盘退变生物疗法的尝试。

    IL-1受体拮抗物(IL-1ra)是单核细胞释放的一种蛋白质。实验表明,它对胶原引起的小鼠 关节炎具有保护作用。其作用的高度特异性和无副作用,使其有可能成为治疗间盘退行性病 变的一种药物。用牛外周神经髓磷脂注射大鼠,诱生实验性过敏性神经根炎(EAR),经IL-1 ra治疗,可明显减轻实验动物运动性损害、改善神经生理功能[19]。一项旨在方便 、有效、经济IL-1ra作用的转基因试验已经开展。培养分离的椎体终板软骨细胞,用反转 录病毒载体,将半乳糖苷酶(LacZ)基因和人类IL-1受体拮抗物cDNA,转运至分离的软骨细 胞,染色法观察半乳糖苷酶活性,ELASA法定量分析IL-1ra,结果显示,有1~3%的培养细 胞呈兰染色。转基因后的细胞,可产生24ng/106细胞/48h。表明将IL-1ra外源性治疗基 因,引入椎体终板治疗间盘退行性变的方法是可行的,为间盘退行性病变的治疗开辟了一条 新路[20]
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    5 结语

    综上所述,IL-1对间退变过程中的作用是多环节的,既可通过诱导MMPs和NO促进PG分解及 抑制PG合成,导致PG的净损失而影响退变本身;也可通过其他炎性介质影响其继发性病理过 程。作为间盘退变过程的潜在始动(或促动)因素,IL-1有可能给间盘退变伊始与突出这一 “章节”以部分注释。然而,细胞因子生物作用的多样性和其复杂的网络性调节,以及其他 生化介质的参与增加了对IL-1在椎间盘退行性变中作用意义诠解的难度。进一步深入研究I L-1与其他细胞因子、炎性介质,尤其是开展病因与IL-1(或其他生化介质)的相关性研究 ,有助于明晰目前还仍很模糊的退变早期的病理生理机制,深化对间盘退行性变的整体认识 ,找出防止和逆转间盘退变的策略,达到早期药物和生物治疗的目的。

    作者简介:姜杰(1963-),男,辽宁人,讲师,博士研究方向:中医骨伤.

    参 考 文 献:
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    收稿日期:2000-01-17

    修订日期:2000-04-11, http://www.100md.com