凍結肩發病機制的研究進展

譚雁夫 艾雙春 (成都中醫藥大學養生康復學院，四川 成都 60000；綿陽市中醫醫院康復科)

凍結肩又稱粘連性關節囊炎、肩周炎等，是以盂肱關節活動受限和疼痛為主要臨床表現的慢性進展性炎癥性疾病，嚴重影響患者生活質量。發病年齡在40～70歲之間〔1〕，女性發病率高于男性〔2，3〕，患病率為2%～5%，左肩更易受累〔1〕。1875年，Dulplay首次描述了肩關節疼痛及活動受限，并將其命名為肩關節周圍炎，并推測病理位置為肩峰下滑囊〔4〕。1934年，Codman認為未鈣化性肌腱炎導致了凍結肩綜合征〔5〕。Nevasier于1954年發現腋下皺襞和肱骨解剖頸處粘連性炎性反應后將這類病癥命名為粘連性關節囊炎，認為該病變與盂肱關節滑囊液體的缺失及腋下皺襞關節囊冗長有關〔5〕。1949年，Simmonds推測盂肱關節活動障礙與岡上肌腱繼發性炎性改變及關節退行性改變有關，并推測病因為喙肩韌帶的反復磨損。1962年Nevasier通過關節鏡研究提出了凍結肩四階段分類：粘連前期、急性粘連性滑膜炎期、成熟期、慢性期，并指出長期制動為致病因素之一。目前對于凍結肩病因和病理機制的了解〔6～8〕，多認為是與炎癥纖維化因子、神經性因子、血管因素、精神內分泌等因素相關。

1 炎癥纖維化因子

1.1白細胞介素(IL)及相關因子 Bunker等〔9〕報道凍結肩中關節囊纖維化是主要病變，關節囊內Ⅰ型、Ⅲ型膠原的沉積明顯。另外幾項研究的結果也表明關節囊中發生了滑膜炎癥和纖維化〔10～14〕。此外，IL是以單核巨噬細胞為主多種細胞分泌的細胞因子，其中IL-1α、IL-1β、IL-6在凍結肩中表達增高，并與纖維化存在相關性。Rodeo等〔12〕證實在凍結肩患者的盂肱關節滑膜中存在上述炎癥因子。Chen等〔15〕發現凍結肩患者血清、關節滑膜中IL-1β表達上調，通過對IL-1β基因多態性分析發現IL-1βrs1143627對凍結肩易感性及其對漢族人群患者IL-1β表達有顯著影響，其中IL-1βrs1143627 CC基因型降低凍結肩發病風險，IL-1βrs1143627 TT基因型增加發病風險。

乳鐵蛋白衍生肽(PXL)01是從人乳鐵蛋白中提取的肽鏈氨基酸，存在于乳液和黏膜分泌物中的鐵結合糖蛋白，抗炎、抗菌及纖維溶解特性明顯〔16〕，能下調炎癥細胞因子如腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-1β、IL-6、IL-8，抑制纖溶酶原激活物抑制因子(PAI)-Ⅰ的分泌〔17〕，減少粘連的形成，為凍結肩治療的可能突破點之一。透明質酸鈉(SH)是一種線性黏多糖，廣泛存在于人體結締組織細胞外基質中。肩關節囊及附近腱鞘所含滑液中的SH具有營養和潤滑作用，而且能在肌腱周圍形成物理包膜，改善肌腱的滑移功能，減少粘連的形成。透明質酸(HA)與其受體CD44和CD168結合能減少炎癥細胞的數量及IL-1、前列腺素E2、基質金屬蛋白酶(MMPs)合成和釋放，減輕炎癥反應〔18〕。Chou等〔19〕研究發現，HA可抑制成纖維細胞的增殖，降低肩關節相關膠原及細胞因子的mRNA表達水平，這可能是其治療凍結肩的機制。在兔肌腱手術中，使用以SH為載體的PXL01能減少粘連形成，增加關節活動度，證實SH、PXL01之間具有協同抗炎作用〔20〕。

1.2轉化生長因子(TGF)-β TGF-β是人體單核細胞和淋巴細胞等產生的一組調節細胞生長和分化的超家族細胞因子，生物學活性多樣，可直接參與成纖維細胞和巨噬細胞的募集和增殖、血管生成、膠原合成，拮抗炎癥、促進創傷的愈合〔21，22〕。TGF-β主要有三種同分異構體：TGF-β1、2、3，成人主要存在TGF-β1，主要參與炎癥和瘢痕反應，可以促進膠原、蛋白多糖、纖維連結蛋白等細胞外基質成分合成。TGF-β3主要是抑制瘢痕形成。TGF-β能增強MMP組織抑制劑(TIMPs)活性，抑制蛋白酶活性，影響基質和基質細胞功能，直接參與成纖維細胞、巨噬細胞募集和增殖、血管再生與粘連性瘢痕形成〔23〕。Rodeo等〔12〕發現在凍結肩患者肩關節囊中TGF-β與對照組比較明顯增高，且認為TGF-β是凍結肩炎癥纖維化的重要原因，機制可能是細胞因子導致了膠原的異常表達，促進成纖維細胞增殖。TGF-βR1是轉化生長因子β信號的主要傳遞者〔24〕。Cohen等〔20〕通過檢測原發性粘連性關節囊炎患者TGF-β1及其受體等在滑膜囊中的表達水平發現TGF-β信號轉導可能與粘連性囊膜炎有關，其在滑膜中的表達明顯增高；TGF-βR1在粘連性關節囊炎患者關節囊內mRNA的表達與癥狀的持續時間密切相關。TGFβ1可調控賴氨酰羥化酶1和2(分別由PLOD1和PLOD2基因編碼)〔25～27〕。據報道，從掌腱膜攣縮患者的肥厚性瘢痕、瘢痕疙瘩和手掌筋膜中分離出的成纖維細胞中PLOD2表達增加〔28〕，其在凍結肩患者中同樣有明顯增加〔20〕。

纖維連接蛋白(FN)為組成膠原纖維的成分之一，可誘導炎癥，激活成纖維細胞，導致瘢痕疙瘩或者纖維化〔29〕，與肺、肝纖維化密切相關。FN可以通過控制潛伏型TGF-β結合蛋白(LTBP)1的機制來調節潛在的TGF-β〔30〕，從而影響凍結肩的發展。同時凍結肩患者中FN1表達也略有增加〔20〕，可能直接參與凍結肩的炎癥纖維化過程。

生腱蛋白(TNC)是細胞外基質糖蛋白的高度保守家族成員之一，可在關節中表達。Carey等〔31〕報道了缺乏(TNC)的小鼠在急性肺損傷(ALI)的博萊霉素模型中受到保護，免受間質纖維化的影響。在博萊霉素暴露3 w后，TNC-空小鼠累積的肺膠原含量比野生型小鼠少85%。TNC-空小鼠肺間質中肌成纖維細胞較少，Smad-2/3染色細胞較少，Smad2和Smad3磷酸化和核易位降低，提示TGF-β激活或信號轉導受損，降低膠原的沉積。另有報道提示TNC與TGF-β具有相互調節現象〔32〕，TGF-β能誘導TNC的表達。TNC是滑膜囊內損傷的標志之一，可能與凍結肩關節囊炎癥和纖維化有關〔20〕，需要進一步研究證實。

也有研究者從TGF-β1中和抗體來研究調節粘連。Chang等〔33〕使用TGF-β1中和抗體處理兔趾損傷屈肌腱，發現術后8 w實驗組趾活動范圍及肌腱強度較對照組明顯增加。Zhang等〔34〕檢測不同濃度的TGF-β中和抗體對體外細胞培養兔腱鞘成纖維細胞、腱外膜細胞、腱內膜細胞的影響，結果表明TGF-β中和抗體能顯著下調TGF-β的生物學活性及Ⅰ型膠原合成〔23〕。但是TGF-β1中和抗體作為一種蛋白質分子，半衰期短，在生物體內持續效應短暫，是其在臨床應用的限制性因素。

隨著基因技術的發展，基因沉默和基因治療為防治粘連提供能了極具前景的治療手段。microRNA能與信使RNA結合阻斷相應基因的表達和蛋白的合成，用基因治療方法將miRNA導入TGF-β1以調節粘連。Chen等〔35〕在體內和體外驗證了工程化miRNA基因沉默對肌肌腱細胞相關分析表達的影響，結果顯示與對照組比較，TGF-β1蛋白合成下降30%、Ⅲ型膠原基因表達下降70%，有望成為減少肌腱粘連的新方法。此外還有研究者使用TGF-β1中和抗體來調節術后肌腱的粘連〔1〕。

1.3MMPs MMPs是鋅依賴性蛋白酶，目前有26種，具有降解細胞外基質的作用〔36〕，在炎性狀態時可由巨噬細胞大量分泌。Oshiro等〔37〕研究大鼠肌腱損傷后組織學變化及分子機制發現MMP-9和MMP-13參與膠原降解過程，MMP-2、MMP-3、MMP-14不僅參與膠原降解還參與膠原重塑過程。IL-1可誘導MMPs表達〔38〕，而TIMPs具有抑制MMP合成與活性的作用，為天然的金屬蛋白酶抑制劑。Hutchinson 等〔39〕研究認為凍結肩的發病可能與MMP∶TIMP的比例降低有關。MMP：TIMP的比例下降增加膠原蛋白和結締組織的合成與沉積，從而促進凍結肩病理的發展。Lubis等〔40〕發現凍結肩患者MMP-1和MMP-2的表達降低，而TIMP-1和TIMP-2等TIMPs的表達升高；通過對緊張拉伸、監督忽視組凍結肩患者治療觀察，發現強化拉伸MMP增加和TIMP降低明顯大于監督忽視組。證明了MMP∶TIMP與凍結肩炎癥纖維化有關。MMP∶TIMP也可以作為凍結肩康復的監測指標。陳文祥等〔41〕對MMP-3基因多態性與原發性凍結肩的研究關聯性發現MMP-3可能成為單核苷酸多態性(SNP)rs679620的A等位基因可能是原發性凍結肩的保護性因素，靶向治療凍結肩的可能研究方向。

1.4TNF-α 1985年Shalaby發現活化的單核巨噬細胞系統產生TNF-α。TNF-α具有殺傷和抑制腫瘤細胞，提高中性粒細胞吞噬能力，抗感染作用。Wree等〔42〕研究發現特異性炎性小體核苷酸結合寡聚化結構域樣受體家族熱蛋白結構域(NLRP)3產生肝臟炎癥和纖維化的作用不僅由其產生的IL-1β介導，還可以由腫瘤壞死因子(TNF)介導，且為其關鍵效應分子。Lho等〔11〕研究發現凍結肩患者關節囊組織中TNF-α表達顯著高于對照組，在關節的炎癥反應中發揮著重要的作用。汪秋柯等〔43〕提出凍結肩患者炎癥細胞分泌的 TNF-α 可能抑制了巨噬細胞吞噬膠原，同時刺激巨噬細胞分泌 MMPs，從而參與凍結肩炎癥纖維化進程的假設。同時TNF-α與凍結肩疼痛密切相關，TNF-α和IL-1能通過環氧化酶的表達而產生前列腺素從而引起炎性疼痛〔44〕。

2 神經血管因素

Hwang等〔45〕研究表明與肩關節不穩定、肩袖撕裂患者相比凍結肩患者關節囊膠原纖維密集、纖維間質內成纖維細胞增生，滑膜下有大量毛細血管和小靜脈擴張。可以推測大量毛細血管增生是凍結肩的特征性表現之一。以往的研究表明肩關節囊內的新生神經支配及新生血管形成是凍結肩發生嚴重疼痛的主要原因。血管內皮生長因子(VEGF)是已知的最有力的血管形成因子，能增強血管的通透性；同時是巨噬細胞和粒細胞的趨化因子，形成局部炎癥反應，為形成粘連的潛在因素。Ryu等〔46〕強調VEGF是凍結肩新生血管形過程中的重要因素。Hulse等〔47〕研究發現選擇性VEGF-A mRNA剪接是神經病理性疼痛的治療靶點，未來可研究其對凍結肩患者夜間疼痛療效。

3 其他因素

Hakim等〔48〕運用經典雙胞胎模型研究遺傳與原發性凍結肩的相關性：通過對865個單合子、963個雙合子的研究發現總體發病率為11.6%，原發性凍結肩的遺傳率為42%，揭示遺傳因素可能在凍結肩發病中起作用，具體機制尚不清楚。

Kalson等〔49〕對5 200名參與者端粒長度(通過qPCR測量)和感興趣的特征如：髖關節和膝關節僵硬、全關節置換(TJR、髖關節或膝關節)和纖維化狀況(掌腱膜攣縮病，凍結肩)的數據進行變量Logistic回歸分析。結果顯示：端粒長度與纖維狀態(髖關節僵硬度、膝關節僵硬度和凍結肩)之間也有顯著的相關性。這些發現提示端粒修復缺陷導致關節纖維化，纖維化在不同器官中有共同的機制途徑。抗端粒縮短的治療策略可為纖維關節疾病提供新的治療方法。

凍結肩與糖尿病密切相關，1型和2型糖尿病患者患凍結肩的風險較明顯增加，分別為10.3%和22.4%，糖尿病患者較非糖尿病患者凍結肩發病率更高且預后欠佳。Arkkila等〔50〕發現凍結肩與1型和2型糖尿病患者的年齡有關，與1型糖尿病患者的病程有關，與1型和2型糖尿病患者的自主神經病變相關。Kim等〔51〕報道細胞間黏附分子(ICAM)-1，一種內皮細胞和白細胞上的促進白細胞內皮細胞遷移的跨膜蛋白，在凍結肩患者的滑囊組織、滑液和血清中表達增加。同時ICAM-1水平在糖尿病中也是升高的。這一研究提示凍結肩與糖尿病之間存在潛在分子聯系。Hwang等〔45〕研究發現凍結肩患者關節囊中晚期糖基化終產物(AGEs)的免疫反應明顯高于肩關節不穩定組和肩袖損傷組。AGEs能吸引單核細胞和巨噬細胞釋放炎癥細胞因子〔52〕與AGEs受體(RAGE)的相互作用而激活黏附分子、促炎細胞因子和生長因子〔53〕。這為凍結肩患者肩部纖維母細胞增生和膠原沉積提供了新的解釋。心理因素與患者凍結肩發病有關，患者的過度緊張有可能影響神經血管并加重疾病的發生。然而Sharma等〔54〕認為心理測量參數可能影響凍結肩患者癥狀，但是不能預測其恢復的速度。因此運用心理暗示、心理疏導等心理治療輔以相應藥物治療可能對凍結肩患者癥狀改善是有益的。

綜上，凍結肩目前發病機制仍未完全明確，主要集中于炎癥纖維化機制的研究，具體體現在對炎癥癥纖維化因子ILs、TGF-β、MMPs、TNF-α等的研究上。關于凍結肩研究已逐步深入到各因子各亞型基因多態性與凍結肩的關系中，也是目前研究的熱點方向，為以后的精確靶向治療提供了可能。