生長因子在椎間盤退變中的作用及中醫(yī)藥干預研究進展*

楊正漢，趙繼榮，馬俊飛，陳倩文，張?zhí)忑垼Y鵬，趙寧

（1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050）

近年來，腰痛的發(fā)病率越來越高，有研究顯示，其發(fā)病率為12%～30%，其致殘率居全球慢性疾病的第2 位，全世界大約10%的患者有慢性腰痛病史[1]。據(jù)報道，美國腰痛的直接醫(yī)療費用已達到2 530 億美元/年，不僅給患者帶來巨大痛楚，而且造成了社會經(jīng)濟負擔的加重及資源的浪費[2]。其中椎間盤退變被認為是造成腰痛的最主要原因之一[3]。椎間盤退變是由于椎間盤中合成代謝和分解代謝過程的不平衡，導致細胞外基質(zhì)（extracellular matrix,ECM）的組成改變、髓核細胞丟失、過度氧化壓力和炎癥[4]。有研究表明，椎間盤的最初退變可能早在青春期就出現(xiàn)，此時20%的年輕人有輕微的疾病癥狀[5]。隨著我國人口老齡化進程加劇，椎間盤退變的患者數(shù)量逐漸增多，這增加了醫(yī)療保險的支出成本，給我國社會經(jīng)濟帶來沉重負擔。西醫(yī)對椎間盤退變的治療有一定治療優(yōu)勢，但其胃腸道不良反應多、依從性較差等問題不可避免[6]。因此椎間盤退變的治療方案一直是臨床研究的熱點。目前關(guān)于椎間盤退變的研究已深入到分子、免疫層面，同時發(fā)現(xiàn)生長因子在椎間盤退變的發(fā)生、發(fā)展中有重要作用，其通過調(diào)節(jié)ECM、細胞代謝水平，進而參與椎間盤細胞內(nèi)部穩(wěn)態(tài)。因此，探討生長因子在椎間盤中的作用對椎間盤退變的診治尤為必要。椎間盤退變屬中醫(yī)學“腰腿痛”或“痹癥”范疇，中醫(yī)藥防治椎間盤退變歷史悠久、療效確切[7]。近年來，廣大研究學者基于中醫(yī)理論進行了大量研究，結(jié)果證實，中醫(yī)藥干預椎間盤退變相關(guān)生長因子表達作用明顯。本文綜述相關(guān)研究成果，以期為中醫(yī)藥應用于臨床防治椎間盤退變提供參考和依據(jù)。

1 轉(zhuǎn)化生長因子-β

轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor,TGF-β）分為TGF-β1、TGF-β2和TGF-β33 個亞型，它不僅可調(diào)節(jié)細胞增生、分化，還可促進ECM 形成，調(diào)節(jié)免疫功能，在椎間盤退變過程中起關(guān)鍵調(diào)控作用[8]。國外研究表明，衰老過程中椎間盤退變，TGFβ 活性降低，TGF-β 可能通過促進基質(zhì)合成和抑制基質(zhì)分解代謝、細胞丟失和炎癥反應來保護椎間盤退變的修復[9]。同時ZHENG 等[10]進一步發(fā)現(xiàn)TGF-β作用于蛋白聚糖的上游，參與椎間盤退變的發(fā)展，通過機械負荷誘導整合素介導的TGF-β 激活，反過來誘導生長因子的轉(zhuǎn)錄以增加基質(zhì)蛋白多糖的產(chǎn)生，以此來抑制椎間盤的退變。相關(guān)動物實驗也進一步證實，在椎間盤注射TGF-β 可降低破損椎間盤一氧化氮表達，降低椎間盤細胞凋亡數(shù)量，限制ECM 降解，進而預防因細胞死亡導致的椎間盤退變[11]。除此之外，TGF-β 可通過介導絲裂原激活的蛋白激酶和核因子κB 通路抑制椎間盤炎癥反應和防止ECM 降解[12]。姜海娜[13]也證實TGF-β1主要用來調(diào)節(jié)細胞的生長和分化，并且可以調(diào)節(jié)細胞趨化性、軟骨誘導及軟骨ECM 的合成，以此來防止椎間盤退變。于林等[14]研究葛根提取物葛根素對椎間盤ECM 的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葛根素可能從增加TGF-β1和降低基質(zhì)金屬蛋白酶-3 的角度，影響椎間盤ECM 合成和降解，進而延緩椎間盤退變。徐立國等[15]將丹參注射液注入到大鼠退變腰椎間盤中，發(fā)現(xiàn)椎間盤退變得到較好的抑制，其主要在于改善椎間盤局部缺氧及循環(huán)灌注不足，并促進TGF-β1表達增強。王興國[16]研究芍藥苷對緩解椎間盤退變的機制研究，結(jié)果證實芍藥苷可通過抑制Notch 信號通路受體、配體的表達，減少了椎間盤退變組織TGF-β 的表達，延緩椎間盤退變。馮帥華等[17]應用補腎活血湯干預D-半乳糖致腰椎間盤退變大鼠模型發(fā)現(xiàn)，中藥組大鼠TGF-β1表達均低于模型組，提示補腎活血湯治療椎間盤退變機制在于降低白細胞介素-1β 和TGF-β1的表達來延緩大鼠椎間盤的退變。汪伯毅等[18]探討電針對椎間盤TGF-β1的影響，發(fā)現(xiàn)電針可以通過下調(diào)椎間盤髓核組織中白細胞介素-1β 和TGF-β1的水平，降低炎癥反應，延緩椎間盤退變進程。賴智君等[19]運用祛濕除痹湯治療椎間盤源性疼痛患者，治療后椎間盤活動度及腰椎功能得到較大改善，其主要機制在于祛濕除痹湯可降低TGF-β1水平，預防椎間盤重構(gòu)，以及降低白細胞介素-23、一氧化氮水平，抑制疼痛介質(zhì)分泌。鄧咪朗[20]的研究發(fā)現(xiàn)補肝健腰方可下調(diào)椎間盤退變組織中TGF-β1的表達，促進椎間盤修復，提示補肝健腰方可能通過降低堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor,bFGF） mRNA 表達及TGF-β1水平，進而影響椎間盤細胞的凋亡，防治椎間盤退變。綜上所述，對于TGF-β 治療椎間盤退變，中醫(yī)藥的治療優(yōu)勢明顯，但其缺乏大樣本循證證據(jù)支持，今后的研究應借助現(xiàn)代科學技術(shù)加大對中醫(yī)藥的探究。

2 胰島素類生長因子

胰島素類生長因子（insulin-like growth factor,IGF）是一種多功能細胞調(diào)控因子，在人體中廣泛存在，主要通過內(nèi)分泌、自分泌或旁分泌的方式作用于靶細胞，具有提高細胞生物活性、促進細胞分裂增殖、抑制細胞凋亡的作用[21]。體外培養(yǎng)條件下，具有維持細胞表型、促進ECM 合成、抑制細胞凋亡和促進細胞增殖作用[22]。動物實驗也進一步證實IGF具有明顯抗細胞凋亡作用，可刺激髓核細胞蛋白聚糖的合成，縮短有絲分裂時間，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的生成增加，以此來抑制椎間盤的退變[23]。有研究培養(yǎng)人退變椎間盤髓核細胞并用IGF 刺激，發(fā)現(xiàn)細胞合成的聚集蛋白聚糖和Ⅱ型膠原蛋白大量增加，這為IGF 治療椎間盤退變提供了較好的治療依據(jù)[24]。鐘小明等[25]研究白藜蘆醇對椎間盤ECM 的影響，經(jīng)治療后退變椎間盤終板軟骨細胞合成ECM 成分增加，其機制為Akt 磷酸化水平升高，經(jīng)過IGF 途徑激活Akt 信號轉(zhuǎn)導通路治療椎間盤退變。施征等[26]研究針灸對椎間盤退變大鼠椎間盤IGF-1 mRNA 表達及其形態(tài)學的影響，結(jié)果顯示IGF-1 可逆轉(zhuǎn)由于bFGF 引起的骨細胞纖維性變；在此基礎之上，針灸能夠使IGF-1 通過促進髓核中蛋白多糖的合成，從而保護髓核的生物成分及含水量，進而成為保持椎間盤生物性能的積極因素。王擁軍等[27]應用芪麝頸康丸治療椎間盤退變，不僅證實了IGF 能夠減緩或阻止椎間盤細胞凋亡，而且還可以通過下調(diào)椎間盤組織內(nèi)bFGF mRNA、上調(diào)IGF-1 mRNA 表達治療椎間盤退變。周泉等[28]研究益氣化瘀方對退變椎間盤纖維環(huán)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)椎間盤細胞凋亡速度得到抑制，其機制可能在于中藥血清有IGF-1樣作用，增強Bcl-2 表達而降低了Caspase-8 的活性，阻斷了Fas 死亡信號的傳導和執(zhí)行。仲衛(wèi)紅等[29]將桂枝加葛根應用到椎間盤受損纖維環(huán)中發(fā)現(xiàn)，桂枝加葛根上調(diào)IGF-1 表達，促進ECM 和椎間盤Ⅱ型膠原的合成，以此來達到對椎間盤退變的修復作用。

3 血管內(nèi)皮生長因子

血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）作為一類多功能細胞因子，可通過與受體特異性結(jié)合發(fā)揮作用。其主要功能有：促進血管發(fā)生及生成、改變ECM、增加血管通透性等[30]。VEGF 在正常椎間盤髓核組織存活中扮演重要角色，其通過自分泌或旁分泌方式作用于椎間盤細胞，誘導椎間盤細胞凋亡，從而形成惡性循環(huán)，加劇椎間盤退變[31]。因此抑制VEGF 表達對椎間盤退變的治療尤為必要。研究顯示，VEGF 能通過P38/絲裂原激活的蛋白激酶信號通路促進椎間盤退變組織中骨髓間充質(zhì)干細胞的增殖，發(fā)揮抗凋亡和抗炎的作用，同時還可上調(diào)ECM 及Ⅱ型膠原和蛋白聚糖的表達，促使ECM 生成，參與椎間盤退變的治療[32]。同時軟骨細胞是終板中VEGF 的重要來源細胞，VEGF 表達上調(diào)可促進終板下毛細血管生成，維持終板下血管袢的數(shù)量，延緩椎體終板退變，從而保證椎間盤的營養(yǎng)供應[33]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)VEGF 參與腰椎間退變及突出的發(fā)病過程，隨著腰椎間突出的進展，VEGF 的表達逐漸增高，進一步說明了VEGF與椎間盤退變關(guān)系密切[34]。同時在退變的椎間盤中發(fā)現(xiàn)VEGF 增多，特別是椎間盤組織纖維環(huán)的血管化，可能因為改善了纖維環(huán)及髓核的營養(yǎng)狀況，進而改變了髓核生活的微環(huán)境，使椎間盤細胞增殖加快、合成ECM 增多，延緩甚至阻止椎間盤退變。侯宇龍等[35]研究牛膝對椎間盤的作用機制，發(fā)現(xiàn)牛膝及其有效成分可通過PI3K/Akt、TNF 等信號通路對表皮生長因子受體、VEGF 受體等相關(guān)靶點發(fā)揮抗細胞分化和凋亡、抗氧化應激、減少炎癥反應和促進代謝等作用，這為椎間盤退變的防治提供了依據(jù)。劉振峰[36]研究川芎對椎間盤的作用發(fā)現(xiàn)，川芎有效成分川芎嗪可通過抑制血小板聚集、改善移植的椎間盤與外周血液的接觸，進而增強椎間盤VEGF 的表達，增加新生血管生成，這為因營養(yǎng)障礙而導致的椎間盤退變提供了較好的治療。郭義等[37]的研究表明，血府逐瘀湯能夠保護髓核免受椎間盤退變的影響，同時也是治療椎間盤退變的潛在藥物，其通過調(diào)節(jié)VEGF 和TGF 蛋白表達、增加微血管生成來治療椎間盤退變。劉婷等[38]的研究結(jié)果表明，通絡益腎方可促進氧自由基的清除，其調(diào)節(jié)VEGF、5-羥色胺（5-hydroxy tryptamine,5-HT）的表達，這可能成為治療椎間盤退變的潛在藥物。李玲慧等[39]基于椎間盤退變兔子模型發(fā)現(xiàn)，治療前退變椎間盤組織中VEGF 表達上調(diào)，使用補腎活血方干預后VEGF 表達下調(diào)、椎間盤退變減緩，其機制可能在于補腎活血方可在一定程度上抑制VEGF 的過度表達，最終起到延緩椎間盤退變的作用。王擁軍等[40]探討益氣化瘀方對椎間盤軟骨終板內(nèi)血管狀態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)椎間盤組織內(nèi)瘀血得到較好地處理、營養(yǎng)得到較好地補充，證實益氣化瘀方可增加血管芽數(shù)量和VEGF 的表達，這為促進血管修復及再生、增加椎間盤營養(yǎng)供應、減緩椎間盤退變提供治療參考。

4 成纖維細胞生長因子

成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor,FGF）分布廣泛，可作用于不同的靶細胞，具有細胞增殖、分化等多種生物學功能[41]。FGF 在退變椎間盤組織中顯著增高，被認為是可靠的退變標志物之一。在退變?nèi)俗甸g盤髓核細胞中，F(xiàn)GF 可明顯促進軟骨糖胺聚糖及Ⅱ型膠原mRNA 的表達，增加ECM中糖胺聚糖和Ⅱ型膠原的含量。上述研究結(jié)果也得到進一步證實，HEGEWALD 等[42]研究發(fā)現(xiàn)FGF 處理纖維環(huán)細胞后，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原及基質(zhì)金屬蛋白酶-13 的合成增加，蛋白聚糖總量增加，這為FGF 治療椎間盤退變提供了證據(jù)支持。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF2 可通過激活ERK 和Akt 信號通路刺激椎間盤細胞的增殖，以減輕椎間盤細胞的凋亡來延緩椎間盤退變；FGF2 還可促進基質(zhì)金屬蛋白酶-13 和蛋白多糖降解酶（ADAMTS-4）的合成；同時FGF 分布廣泛，其作用的靶點及靶細胞較多，不僅可以促進體外培養(yǎng)的軟骨細胞增生，還可以促進體外培養(yǎng)的椎間盤細胞增生和基質(zhì)合成[43]。翁習生等[44]提取患者椎間盤組織進行體外實驗，檢測其FGF mRNA 的表達，發(fā)現(xiàn)正常和退變椎間盤組織的FGF mRNA 表達有差異，證實bFGF 可能作為增生刺激因子促進椎間盤組織的軟骨細胞增生和ECM 合成。蔣盛昶等[45]研究發(fā)現(xiàn)不同劑量的補肝健腰方在干預后的任何時間段都能夠有效下調(diào)腰椎間盤退變大鼠椎間盤的bFGF mRNA 表達。鄧咪朗[20]研究發(fā)現(xiàn)補肝健腰方不僅能下調(diào)退變腰椎間盤組織TGF-β1的表達，并且能促使bFGF 下調(diào)，進而延緩椎間盤退變。王擁軍等[27]使用芪麝頸康丸干預大鼠退變頸椎間盤發(fā)現(xiàn)，其bFGF 表達下調(diào)，椎間盤退變得到較好的控制，推測其主要通過下調(diào)椎間盤組織的bFGF mRNA 表達、上調(diào)IGF-1 mRNA 表達來達到治療椎間盤退變的目的。

5 神經(jīng)生長因子

神經(jīng)生長因子（nerve growth factor,NGF）在椎間盤退變的發(fā)病機制中充當促分解代謝因子，其表達和活性在慢性腰痛中起重要作用[46]。NGF 可增加許多組織和細胞的基質(zhì)金屬蛋白酶表達[47]。同時相關(guān)研究表明，NGF 可上調(diào)Lcn2 表達并增加纖維環(huán)細胞的基質(zhì)金屬蛋白酶表達的活性。因此抗NGF 治療可能有助于緩解疼痛及延緩纖維環(huán)組織退化，緩解甚至逆轉(zhuǎn)椎間盤退變情況。王剛等[48]研究展示NGF對軟骨細胞及成骨細胞的增殖與表達具有較好的抑制作用，因此NGF 及其受體在椎間盤細胞表達的作用機制可能與椎間盤細胞基質(zhì)更新及細胞代謝相關(guān)，以此來實現(xiàn)治療椎間盤退變的目的。研究證實，NGF 蛋白表達與椎間盤退變相關(guān)。李偉[49]研究丹參有效成分——丹參酮ⅡA 對椎間盤細胞的調(diào)控作用發(fā)現(xiàn)，經(jīng)丹參酮干預后的iNOS、COX-2 mRNA表達被抑制，提示可能通過抑制細胞因子及GNF、iNOS 和COX-2 的表達，緩解因椎間盤退變引起的下腰痛。蘇道靜[50]將電針結(jié)合循經(jīng)點穴推拿治療腰椎間盤突出癥，治療后患者血漿NGF 含量明顯降低，腰椎間盤疼痛癥狀好轉(zhuǎn)。張俊鍇等[51]研究獨活寄生湯對腰椎間盤突出癥患者的P 物質(zhì)、神經(jīng)肽、NGF 水平的影響，實驗組比對照組相關(guān)因子水平低，這在一定程度上降低了椎間盤退變的發(fā)生率，同時也減緩了椎間盤退變的速度，其主要機制在于降低血清疼痛物質(zhì)及炎癥反應遞質(zhì)GNF、P 物質(zhì)及神經(jīng)肽水平，改善氧化應激反應，從而達到治療的目的。

現(xiàn)有中醫(yī)藥治療在干預NGF 治療椎間盤退變具有一定優(yōu)勢，但現(xiàn)有中藥單體及復方干預NGF 數(shù)量有限（見表1、2）。因此，今后的研究應加強對中醫(yī)藥的開發(fā)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)的循證證據(jù)支持。

表1 中藥單體及其有效成分干預生長因子表達

表2 中藥復方干預生長因子表達

6 結(jié)語

椎間盤退變的發(fā)生與ECM 及調(diào)控的生長因子密切相關(guān)。中醫(yī)藥在椎間盤退變的控制與治療方面發(fā)揮著重要作用，作為民族醫(yī)學的重要組成成分，具有價廉物優(yōu)、不良反應少、多通路、多靶點的顯著優(yōu)勢。隨著網(wǎng)絡藥理學及生物信息學的不斷研究發(fā)展，中醫(yī)藥的有效成分在逐漸被挖掘，應用中醫(yī)藥治療椎間盤退變具有廣闊前景。生長因子作為治療的靶點，可被多種中藥及復方所調(diào)控，同時生長因子可能是治療椎間盤退變的重要機制。

本文通過綜述大量研究學者以中醫(yī)理論為指導進行的動物實驗及臨床研究成果，表明中醫(yī)藥通過干預椎間盤相關(guān)生長因子的表達，進而調(diào)節(jié)ECM，保護椎間盤相關(guān)細胞，達到治療椎間盤退變的目的。但是目前的研究多集中在動物實驗領(lǐng)域，缺乏大樣本及循證證據(jù)的支持。與此同時，中藥單體及其復方數(shù)量龐大、機制復雜，今后的研究應加強現(xiàn)代科學技術(shù)對其作用機制的研究，進行多中心、大樣本的隨機對照試驗，加強其治療的安全性、可靠性，進一步擴大中藥的使用規(guī)模，進而發(fā)揮中醫(yī)藥治療椎間盤退變的優(yōu)勢，使其能進一步應用于臨床治療中。