血清炎癥因子與膝骨關節炎及中醫證型的相關性研究進展※

薛 艷 丁道芳 胡鴻揚 鄭昱新 曹月龍

(上海中醫藥大學附屬曙光醫院骨關節科，上海 201203)

血清炎癥因子與膝骨關節炎及中醫證型的相關性研究進展※

薛 艷 丁道芳 胡鴻揚 鄭昱新 曹月龍△

(上海中醫藥大學附屬曙光醫院骨關節科，上海 201203)

膝骨關節炎(KOA)是一種中老年常見病，血清炎癥因子在其炎性進展中發揮著重要作用。其中最為主要的炎癥因子白細胞介素1(IL-1)、IL-6及腫瘤壞死因子α(TNF-α)的濃度在患者血清中均較常人明顯升高，且三者除了有強大的促炎癥作用外，還可通過不同機制介導軟骨細胞發生變性、退化。在對不同KOA中醫分型的研究中，IL-1、IL-6的血清濃度在瘀血阻滯型中最高，而TNF-α的濃度水平則在陽虛寒凝型及風寒濕痹型中較高。

骨關節炎,膝；白細胞介素類；腫瘤壞死因子α；辨證分型；綜述

膝骨關節炎(knee osteoarthritis,KOA)是損害人類膝關節健康的最常見疾病之一,是一種慢性、進行性關節病，且好發于中老年[1]。根據國內流行病學研究，KOA在40歲即開始出現發病率的上升，60～70歲時可達到高峰，KOA的發病率隨年齡增長而呈正相關，越來越影響中老年人的健康和生活質量。隨著社會老齡化，KOA的發病率也逐年攀高，65歲及以上的老年人發病率已高達75%[2]。目前，KOA發病機制尚未完全清楚，可由勞損、體質量、年齡增長、創傷、飲食等諸多因素引起，以關節軟骨骨質增生、變性及破壞為特征，臨床可表現為膝關節疼痛、僵硬、畸形、活動受限或關節內游離體形成[3]。在病理上可有軟骨的退化、磨損以及喪失的表現，軟骨下骨囊性變及硬化，而后關節邊緣可出現唇樣增生及滑膜不同程度的炎癥病變[4]。KOA并不是單純的退行性疾病，KOA的病理過程，是一系列炎癥反應及代謝因子導致膝關節軟骨損傷和疼痛的過程。茲將炎癥因子在KOA發病過程中的作用機制及與中醫證型的相關性綜述如下。

1 KOA血清中主要炎癥因子

KOA作為一種膝關節軟骨的常見疾病，主要病因為生物、機械等因素所致，由于其病理過程太過復雜，其中很多環節尚未明了。有研究者發現膝關節功能的喪失與血清及組織中高濃度促炎性細胞因子有關[5]。正常情況下，關節軟骨細胞的凋亡和增殖以及細胞外基質降解和合成處于一種動態平衡，從而保持關節軟骨結構和功能的穩定。這種動態平衡是由多種細胞因子參與和完成的。細胞因子參與骨代謝可分為3大類：分解代謝的細胞因子有白細胞介素1(IL-1)、IL-6、IL-17、IL-18、腫瘤壞死因子α(TNF-α)等；抑制代謝的細胞因子有IL-4、IL-10、IL-11、IL-13、干擾素γ(IFN-γ)；合成代謝的細胞因子有轉化生長因子β(TGF-β)、成纖維細胞生長因子(FGF)、胰島素樣生長因子(IGF)、骨形態發生蛋白(BMP)等[6]。有研究提示炎癥因子IL-1、IL-6、TNF-α在KOA的炎性進展中發揮重要作用[7]。

1.1 IL-1 IL-1是具有廣泛生物學活性的細胞因子，是主要的促炎因子，在KOA發病過程中起著非常關鍵的作用，是能引起軟骨細胞功能衰退的細胞因子之一[8]。IL-1家族主要包括IL-1α、IL-1β、IL-1受體拮抗劑(IL-1Ra)、IL-18等至少十幾個成員。IL-1α和IL-1β具有同樣的致炎性能，但以IL-1β為主。有實驗研究表明關節內注射IL-1β可導致關節軟骨表面發生成纖維化改變及骨糜爛，同時發現關節腔內注射重組IL-1β可誘導典型的關節炎改變[9]。

1.2 IL-6 IL-6具有典型的多能性，可在IL-1、TNF-α誘導下由單核吞噬細胞產生。IL-6的來源非常豐富，如軟骨細胞、巨噬細胞、破骨細胞等，是一種具有多種生物學活性的細胞因子。此外，損傷也可以刺激IL-6的生成，IL-6可以通過自分泌形式作用于軟骨細胞，從而阻礙軟骨細胞的正常增殖，還會增加滑膜組織的炎癥細胞，從而造成KOA[10]。

1.3 TNF-α TNF-α主要來源于纖維母細胞、巨噬細胞、軟骨細胞等，可介導軟骨基質降解，是調節KOA疾病進程的重要炎癥介質，它與IL-1共同參與促進軟骨的吸收。TNF-α可促進前列腺素釋放蛋白酶活性和膠原酶的產生，致軟骨細胞產生過氧化反應，從而加速骨、軟骨的破壞[11]。此外，TNF-α還能促進成纖維細胞釋放黏附分子，參與對軟骨細胞的破壞[12]。

2 血清炎癥因子與KOA進展的相關性研究

2.1 IL-1與KOA KOA患者血清和關節液中IL-1含量顯著升高。另有研究表明，IL-1的含量與病情的進展成正相關，IL-1在關節液中水平變化趨勢與血清中保持一致[13]。KOA軟骨細胞不僅表達IL-1，同時高表達IL-1受體家族中Ⅰ型白細胞介素1受體(IL-1RI)，增強了軟骨細胞對IL-1的敏感性，從而導致軟骨細胞發生退化變性。IL-1對基質金屬蛋白酶(MMPs)的異常調控也是導致軟骨基質破壞的主要途徑之一。目前在MMPs分型中，大多數研究人員認為MMP-1、MMP-3、MMP-13在KOA發生發展中相較其他型蛋白酶有更為重要的作用[14]。有研究報道IL-1β可增強MMP-3、MMP-13的mRNA基因在軟骨細胞的表達，會抑制Ⅱ型膠原及蛋白聚糖的表達，從而引起關節軟骨的降解破壞[15]。由于IL-1同時對軟骨基質、軟骨細胞及滑膜產生不同程度的影響，從而導致KOA軟骨被破壞。黃金剛等[16]研究發現IL-1β能誘導軟骨細胞在短期內高表達降解軟骨基質的酶，通過酶的作用，直接降解軟骨細胞外基質。IL-1可通過刺激軟骨細胞增加促細胞凋亡因子的數量，從而損害軟骨組織DNA，另外IL-1還有強大的促炎癥作用，可促進軟骨細胞和滑膜細胞產生前列腺素E2(PGE2)及其他炎性介質，PGE2又可與IL-1相互作用，加速軟骨分解[17]。因此，隨著對KOA研究的深入，許多臨床試驗研究開始將IL-1作為治療骨關節炎的靶點，試圖為KOA的臨床治療提供更多新的方法。

2.2 IL-6與KOA IL-6是由纖維母細胞、巨噬細胞、破骨細胞及軟骨細胞合成分泌的細胞因子，正常軟骨細胞自身即可產生少量IL-6，但是IL-6水平偏高卻是KOA的危險因素之一。IL-6會對軟骨細胞增殖、軟骨損傷的反應性和增強關節炎癥反應產生影響，其生理及病理機制表現為IL-6可使軟骨及軟骨下骨結構發生改變，并刺激軟骨細胞的增殖，最終形成骨贅。郭靜等[18]研究發現IL-6在KOA患者的軟骨與滑膜中呈高表達，它作為一種多功能細胞因子在KOA免疫和炎癥反應、軟骨破壞及軟骨下骨重建中均發揮了重要作用。熊濤等[19]研究發現，KOA患者IL-6水平明顯高于健康人群，且IL-6水平隨著病情的進展而上升，至病情的中期達到最高峰，而當KOA發展到晚期時，隨著軟骨細胞代謝能力下降，IL-6的水平則有下降趨勢。Neidel等[20]研究表明，KOA患者關節液中IL-6與膠原酶的濃度呈正相關，而膠原酶是導致軟骨基質破壞的主要酶類之一。因此，IL-6在KOA的進展中起著很大的作用。任海亮等[5]研究結果顯示，KOA患者關節滑液中除IL-1β外，IL-6濃度也明顯偏高，且通過相關性分析提示，二者含量與KOA的病程密切相關，也許在未來治療KOA患者的過程中，在將IL-1β作為靶點的同時，還可以考慮阻斷IL-6的信號通路，從而改善患者的癥狀。

2.3 TNF-α與KOA TNF-α會降解軟骨基質，對關節軟骨進行破壞，同時又可誘導軟骨細胞產生其他炎癥介質，如IL-8、IL-6，還可以促進滑膜成纖維細胞的增生，而滑膜成纖維細胞在一定情況下又可促進軟骨降解，因此，TNF-α也是KOA發病的重要炎癥介質之一。研究表明在KOA患者血清及關節液中TNF-α水平明顯高于正常人群，且關節液中TNF-α水平與KOA病變程度呈正相關[19]。有研究顯示TNF-α基因的多態性與關節滑膜炎性改變及增生有一定的相關性[21]。TNF-α刺激滑膜周圍血管，從而引起滑膜腺體萎縮，可間接導致KOA的病變。張俊峰等[22]采用免疫組織化學方法檢測滑膜中TNF-α的研究結果顯示，隨滑膜TNF-α積分吸光度值增加,KOA退變逐漸加重，證明TNF-α是增加MMPs及纖維蛋白溶酶原激活物活性，降解軟骨細胞，引起KOA的重要細胞因子，且滑膜細胞釋放的炎癥介質可刺激滑膜成纖維細胞增殖，增加膠原酶和溶質素分泌，促進滑膜細胞黏附分子的表達，造成關節軟骨微環境紊亂，促進關節軟骨的破壞。TNF-α可激活多形核細胞，刺激滑膜細胞PGE2產生，增加骨、軟骨的破壞[23]。

3 炎癥因子與中醫證型相關性研究進展

在中醫學中雖無KOA這一病名，但據其臨床表現可歸屬于中醫學骨痹范疇?！鹅`樞·刺節真邪》曰：“骨痹，關節疼痛不用，關節拘攣，步履艱難，骨節沉重，活動不利。”有研究者歸納所查閱的中醫醫籍文獻所論述KOA的病因病機后發現，大致分為正虛與邪實兩端[24]。龐堅等[25]在總結KOA病因病機時，也指出本病是“本痿標痹、痹痿并存”，此觀點同樣體現了KOA“本虛標實”這一本質的病機特點。

從現代中醫醫籍文獻證型進行統計分析以及期刊文獻證型單頻數統計分析結果發現肝腎虧虛、寒濕阻滯、瘀血阻滯的出現頻率最高，說明大多數研究者將這3個證型認為是KOA常見中醫證型[26]。而《中藥新藥臨床研究指導原則(試行)》[27]則將KOA分為三大證型：肝腎不足、筋脈瘀滯型，脾腎兩虛、濕注骨節型及肝腎虧虛、痰瘀交阻型。也有分型是來自部分專家討論和集體研究所制訂的證型、證候診斷標準，所以臨床上關于本病的中醫證候分型還沒有一致的認識，主要是根據該病“本虛標實”這一特點進行辨證分型。

3.1 炎癥因子與腎虛髓空型、陽虛寒凝型及瘀血阻滯型的相關性 武永利等[28]通過檢測血清中IL-1、IL-6水平，并將其與中醫辨證分型相關性進行探討，將80例KOA患者辨證為腎虛髓空型17例,陽虛寒凝型31例,瘀血阻滯型32例。結果顯示IL-1和IL-6的含量在瘀血阻滯型中最高,陽虛寒凝型次之,腎虛髓空型最低,且各型之間差異有統計學意義(P<0.05)。究其原因可能為腎虛髓空型KOA多發生在早期階段,病情較輕;陽虛寒凝型KOA多發生在中期階段，病情相對較重；瘀血阻滯型則多發生在晚期階段，病情程度嚴重。侯亞平[29]研究炎癥因子與中醫證型之間的相關性，將90例KOA患者辨證分為3型，其中腎虛髓虧型29例，陽虛寒凝型28例，瘀血阻滯型33例。結果發現陽虛寒凝型患者IL-1及TNF-α水平明顯高于腎虛髓虧型及瘀血阻滯型患者(P<0.05)，而腎虛髓虧型和瘀血阻滯型患者關節液各炎癥因子水平比較差異無統計學意義(P>0.05)?？紤]陽虛寒凝型患者炎癥因子水平較高是因為其膝關節軟骨組織免疫炎癥反應處于一個高度激活的狀態。史彩萍[30]研究中醫辨證治療對KOA患者免疫狀況和治療效果的影響，將140例KOA患者分為2組，觀察組90例辨證分為3型，即腎虛髓虧型、陽虛寒凝型、瘀血阻滯型各30例，分別予補陽還五湯加減方治療，對照組50例予口服雙氯芬酸鈉緩釋片及關節腔內注射玻璃酸鈉治療。結果：2組治療后IL-1、IL-6均降低(P<0.05)。在觀察組中，腎虛髓空組和陽虛寒凝組IL-1、IL-6均低于瘀血阻滯組，其中以腎虛髓空組最低，且各型之間比較差異有統計學意義(P<0.05)。

3.2 炎癥因子與肝腎不足筋脈瘀滯型、脾腎兩虛濕注骨節型及肝腎虧虛痰瘀交阻型的相關性 蔣盛昶等[31]探索血清IL-1β與KOA各證型的相關性，將90例KOA患者分成肝腎不足、筋脈瘀滯證37例，脾腎兩虛、濕注關節證28例，肝腎虧虛、痰瘀交阻證25例，另設無KOA的正常組30例作為對照。結果顯示3組KOA患者IL-1β水平均高于正常組(P<0.01)；各證型組中按肝腎虧虛、痰瘀交阻證→脾腎兩虛、濕注關節證→肝腎不足、筋脈瘀滯證呈逐步增高趨勢，其中肝腎不足、筋脈瘀滯證組與肝腎虧虛、痰瘀交阻證組比較差異有統計學意義(P<0.05)；而脾腎兩虛、濕注關節證組與肝腎不足、筋脈瘀滯證組及肝腎虧虛、痰瘀交阻證組比較差異均無統計學意義(P>0.05)。陳利新等[32]為研究KOA中醫證型與體內炎癥因子水平的關系,選取90例KOA患者辨證分為肝腎不足筋脈瘀滯型、脾腎兩虛濕注骨節型、肝腎虧虛痰瘀交阻型3個觀察組，每組30例,且另設1個正常對照組30例。結果顯示3型KOA患者IL-1、IL-6及TNF-α水平均高于正常對照組(P<0.05)，但3型之間比較差異無統計學意義(P>0.05)。王繁盛[33]選取肝腎不足、筋脈瘀滯型KOA患者90例，將其分為中藥治療組、西藥治療組、中西藥聯合治療組各30例，中藥治療組予強骨關節沖劑(藥物組成：淫羊藿、杜仲、秦艽、丹參、牛膝、生地黃、知母、延胡索、甘草)口服治療；西藥治療組予雙醋瑞因口服治療；中西藥聯合治療組予中藥加雙醋瑞因聯合治療，共治療3個月。結果：治療后，西藥組及聯合治療組TNF-α、IL-1水平均低于中藥組(P<0.05)，而聯合治療組、西藥組TNF-α、IL-1水平比較差異無統計學意義(P>0.05)。研究反映了IL-1、TNF-α在肝腎不足、筋脈瘀滯型初期是有較高水平的，雖然并未就3種證型中炎癥因子的濃度進行治療前及治療后的縱向比較，但卻提供了中西藥聯合治療KOA相關證型的療效數據。

3.3 炎癥因子與其他中醫證型的相關性 魏合偉等[34]選取KOA患者94例，經中醫辨證分型為肝腎陰虛型、脾腎陽虛型、氣滯血瘀型及風寒濕痹型，分別檢測各證型中血清TNF-α、IL-6水平，結果發現4種證型中IL-6水平比較差異均無統計學意義(P>0.05)，而風寒濕痹型中TNF-α水平則明顯高于其他3種證型(P<0.05)。提示TNF-α可在一定程度上為KOA的中醫辨證及臨床診療評價提供客觀依據。

小 結 炎癥因子在KOA的發病機制及病情進展中的作用越來越受到中外研究者的重視，其中最為主要的炎癥因子IL-1、IL-6及TNF-α均可從不同機制介導關節軟骨的破壞，并且其在血清中的濃度也可不同程度提示KOA的進程。因此，目前西醫采取的新治療方向之一就是將炎癥因子作為靶點來治療KOA。

據此，研究炎癥因子與中醫證型之間相關性成為了中醫研究者的新課題，作為反映病情進展的血清炎癥因子與反映患者整體狀態的KOA中醫證型,進行二者間的規律與相關性研究,既能從整體功能層面豐富KOA的現代研究，也可以為KOA的中醫藥治療提供科學依據。

由于KOA臨床分型標準不統一，導致在不同文獻資料中所提供的研究結果不一致，甚至互相沖突。而且還有大量的文獻研究中藥治療KOA的療效，本就是基于相關KOA的中醫分型與其所對應證型的方藥之間的聯系。因此，使用規范、統一、充分反映疾病本質的中醫證型分類或KOA證型的關鍵因素去進行對比研究，才會使所得的研究結果更具有可比性及可參考性，也能為中醫藥如何治療KOA提供靶向性數據。

[1] Alkan BM，Fidan F，Tosun A，et al.Quality of life and self-reported disability in patients with knee osteoarthritis[J].Modern Rheumatology，2014，24(1):166-171.

[2] 秦杏坤,薛會茹，胡英改，等.亞硫酸鹽和雌激素及炎癥因子在老年女性膝骨關節炎血清與關節液中的水平及意義[J].河北醫藥,2012,34(6):822-825.

[3] 譚靜雅,楊南萍.骨關節炎的發病機制及其診治的研究進展[J].華西醫學,2012,27(12):1828-1832.

[4] 潘富偉,李沛,王洋洋,等.膝骨關節炎的中醫證型分布規律及與西醫檢查指標相關性研究進展[J].風濕病與關節炎,2013,2(5):59-62.

[5] 任海亮,馬劍雄,馬信龍.膝骨關節炎時關節滑液中炎癥相關物質的表達[J].中國組織工程研究，2015,19(15):2336-2340.

[6] 石曉明,于占革.骨關節炎發病機制的研究進展[J].中華臨床醫師雜志，2013,12(24):284-286.

[7] 李敏,梁翼,吳曉惠,等.伴骨髓水腫的膝骨關節炎患者白細胞介素-1β白細胞介素-6腫瘤壞死因子-α的相關性研究[J].中華風濕病學雜志，2012,16(2):107-111.

[8] 黃淑婷,徐建華,丁長海.炎癥細胞因子及力學因素在膝骨關節炎發病機制和關節結構改變中的作用[J].安徽醫學,2013, 34(9):1417-1419.

[9] 劉宏瀟,殷海波,王海南.白介素-1在骨關節炎發病機制中的研究進展[J].中國骨傷,2012,25(2):175-178.

[10] 羅玉明,鄭維篷,魏合偉.骨關節炎與細胞因子TNF-α、IL-6關系的研究進展[J].現代診斷與治療,2013,24(2)：326-327.

[11] 林景春.火針治療膝關節骨性關節炎臨床療效觀察[D].南京：南京中醫藥大學,2011.

[12] Bothascheepers S,Watt I,Slagboom E,et al.Innate production of tumour necrosis factor alpha and interleukin 10 is associated with radiological progression of knee osteoarthritis[J].Osteoarthritis & Cartilage，2008,14(8):1165-1169.

[13] Wang X，Li F，Fan C，et al.Effects and relationship of ERK1 and ERK2 in interleukin-1β-induced alterations in MMP3, MMP13, type Ⅱ collagen and aggrecan expression in human chondrocytes[J].International Journal of Molecular Medicine，2011，27(4):583-589.

[14] Im HJ，Pacione C，Chubinskaya S，et al.Inhibitory Effects of Insulin-like Growth Factor-1 and Osteogenic Protein-1 on Fibronectin Fragment- and Interleukin-1β-stimulated Matrix Metalloproteinase-13 Expression in Human Chondrocytes[J].Journal of Biological Chemistry，2003，278(28):25386-25394.

[15] Calamia V，Rocha B，Mateos J，et al.Metabolic labeling of chondrocytes for the quantitative analysis of the interleukin-1-beta-mediated modulation of their intracellular and extracellular proteomes[J].Journal of Proteome Research，2011，10(8):3701-3711.

[16] 黃金剛,童海駿,劉宏強,等.IL-1β和TNF-α對軟骨細胞基質降解的影響及相關機制研究[J].上海交通大學學報:醫學版，2010,30(9):1084-1089.

[17] 彭程,肖濤,羅遠明,等.IGF-1對IL-1誘導的兔關節軟骨細胞NO和PGE2影響[J].中南大學學報：醫學版,2008,33(3):197-203.

[18] 郭靜,閆冰,李琪佳,等.骨關節炎患者關節軟骨及滑膜中MMP-9、IL-6的表達[J].第二軍醫大學學報，2011,32(6):672-676.

[19] 熊濤,胡世斌,劉曉峰，等.血清TNF-α、IL-6水平對膝骨關節炎的診斷價值及其相關性研究[J].標記免疫分析與臨床，2015,22(11)：1119-1120，1137.

[20] Neidel J，Schulze M，Sova L，et al.Practical significance of cytokine determination in joint fluid in patients with arthroses or rheumatoid arthritis[J].Zeitschrift Für Orthop?die Und Ihre Grenzgebiete，1996，134(4):381-385.

[21] 陳瓊,趙明才,蔣萍，等.腫瘤壞死因子樣微弱凋亡誘導因子對骨關節炎軟骨細胞作用實驗研究[J].檢驗醫學與臨床，2013,10(16)：2065-2066,2068.

[22] 張俊峰，鄭稼，趙永強，等.腫瘤壞死因子-α在骨性關節炎滑膜中的表達及意義[J].中華實用診斷與治療雜志，2015,29(11):1109-1111.

[23] 劉振剛.骨關節炎致病因素和發病機制研究進展[C]//第十屆中國南方骨質疏松論壇暨重慶市醫學會骨質疏松年會論文集.重慶：中國南方骨質疏松論壇組織委員會，2014:227.

[24] 潘富偉，李沛，王洋洋，等.膝骨關節炎的中醫證型分布規律及與西醫檢查指標相關性研究進展[J].風濕病與關節炎，2013,2(5):59-62.

[25] 龐堅,石印玉,曹月龍,等.膝骨關節炎中醫觀的再認識[J].上海中醫藥大學學報,2011,25(1):26-28.

[26] 劉政治.膝骨關節炎中醫辨證分型文獻研究[D].南寧：廣西中醫藥大學，2008.

[27] 鄭筱萸.中藥新藥臨床研究指導原則(試行)[M].北京：中國醫藥科技出版社，2002:349.

[28] 武永利,張躍全.膝骨性關節炎患者中醫辨證分型與血清IL-1和IL-6水平的相關性研究[J].遼寧中醫雜志，2008,35(9):1289-1290.

[29] 侯亞平.膝骨關節炎患者滑液中炎癥因子的表達及其與中醫證型的相關性分析[J].湖南中醫藥大學學報，2014,34(4)：29-31.

[30] 史彩萍.中醫辨證分型治療膝骨性關節炎療效觀察及對免疫狀況的改善分析[J].四川中醫，2015，33(11)：81-83.

[31] 蔣盛昶,唐皓,張信成,等.膝關節骨性關節炎患者中醫證型與血清IL-1β水平的相關性研究[J].湖南中醫雜志，2015,31(1):16-18.

[32] 陳利新,馬少云,莫衛海,等.膝骨性關節炎中醫證型與炎癥介質、神經多肽和免疫細胞因子的關系[J].中醫正骨，2007,19(2):14-15.

[33] 王繁盛.強骨關節沖劑聯合雙醋瑞因治療膝骨關節炎的臨床研究[D].廣州：南方醫科大學,2012.

[34] 魏合偉,羅玉明,鄭維蓬.膝骨關節炎中醫證型與炎性因子IL-6、TNF-α表達相關性的研究[J].遼寧中醫雜志,2015,42(7):1167-1169.

(本文編輯：李珊珊)

10.3969/j.issn.1002-2619.2017.01.037

※ 項目來源：國家自然科學基金(編號：81373665)

薛艷(1991—)，女，碩士研究生在讀，學士。研究方向：中醫藥防治骨關節炎。

R684.76

A

1002-2619(2017)01-0143-05

2016-05-15)

△通訊作者：上海中醫藥大學附屬曙光醫院骨關節科，上海 201203