超聲在類風濕關節(jié)炎治療中的應用進展

王丹　陳延強　趙華群　莫秋艷　梁春燕　何曉紅　劉雪玲

【摘 要】 超聲作為醫(yī)療應用歷史悠久的影像學技術，除了在類風濕關節(jié)炎的診斷、炎癥活動度評估、療效評價中應用廣泛，在類風濕關節(jié)炎的治療中亦有一定的應用，并取得了一定的成績。總結超聲在類風濕關節(jié)炎治療中的應用進展，發(fā)現(xiàn)應用超聲治療類風濕關節(jié)炎主要有超聲空化效應、超聲靶向微泡破壞技術、聲動力療法、無創(chuàng)超聲刺激脾臟經(jīng)膽堿能抗炎途徑等方面，可為類風濕關節(jié)炎的治療提供新思路。

【關鍵詞】 類風濕關節(jié)炎；超聲療法；空化效應；超聲靶向微泡破壞；應用進展；綜述

類風濕關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種與滑膜炎和軟骨、骨破壞相關的自身免疫性疾病，具有難治愈、致殘率高的特點。目前，RA的主要治療藥物為改善病情抗風濕藥、糖皮質激素、生物制劑等，但由于藥物生物利用度較差和生物半衰期較短，需要長期使用，給患者帶來嚴重的不良反應。因此，挖掘新的手段協(xié)助治療RA具有重要的意義。

超聲作為醫(yī)療應用歷史悠久的影像學技術，在RA的診斷、炎癥活動度評估、療效評價中應用廣泛［1-4］。隨著超聲技術的不斷發(fā)展，超聲診斷技術逐漸與治療相結合，并逐步應用于RA治療，且取得了一定的成績。本文綜述超聲在RA治療中的應用進展，旨在為RA的治療提供一種新思路。

1 超聲空化效應治療RA

1.1 空化效應概述 空化效應是超聲的一種重要物理效應，是指液體中的微小氣泡在超聲作用下發(fā)生震蕩、膨脹、收縮及內(nèi)爆等一系列動力學過程，微小氣泡爆炸的瞬間氣泡內(nèi)能量快速釋放，產(chǎn)生高溫、放電、微射流等機械效應，超聲產(chǎn)生的機械效應可穿透細胞膜，導致細胞膜通透性增加和細胞內(nèi)吞作用增加。

1.2 超聲空化效應聯(lián)合超聲造影劑微泡可增強藥物在RA滑膜組織中的攝取量 2005年，NAKAYA等［5］將甲氨蝶呤（MTX）直接注射到關節(jié)間隙，利用增強超聲觸發(fā)MTX進入滑膜細胞，靶向增加MTX在RA病變處的積累，顯著增強了其抗炎作用。2008年，NAKAMURA等［6］將組蛋白去乙酰化酶抑制劑與超聲聯(lián)合，探討其對人體RA成纖維樣滑膜細胞（FLS）的作用，結果發(fā)現(xiàn)，超聲可以幫助組蛋白去乙酰化酶抑制劑在較低濃度下即可對FLS造成影響，如降低FLS活力、誘導細胞凋亡，組蛋白去乙酰化酶抑制劑聯(lián)合超聲可靶向控制滑膜增殖和炎癥。

1.3 超聲結合微氣泡造影劑可以增加皮膚通透性，增強藥物傳遞 LIAO等［7］評估了超聲-微氣泡介導的雙氯芬酸鈉對佐劑誘導的RA模型的有效性，結果發(fā)現(xiàn)，超聲結合微氣泡的治療可以增強皮膚的滲透性，增強雙氯芬酸鈉的傳遞，引起關節(jié)炎區(qū)滑膜新生血管的減少，進而抑制關節(jié)的炎癥。

1.4 微泡增強的超聲空化效應能直接破壞RA滑膜血管翳而起到治療作用 血管翳是RA關節(jié)病變、軟骨破壞的主要原因及病理基礎，具有增生活躍、血管豐富、侵蝕破壞軟骨及骨組織等特點。破壞滑膜血管翳則可直接抑制RA的進展。ZHANG等［8］通過建立兔膝關節(jié)膠原誘導關節(jié)炎模型，靜脈注射造影劑微泡協(xié)同超聲治療模型關節(jié)炎癥，結果發(fā)現(xiàn)，在一定的超聲輻照及微泡濃度條件下，超聲空化效應可直接破壞模型的滑膜血管翳，減輕關節(jié)炎癥狀。該團隊同時將超聲治療組、微泡組、超聲加微泡組對比研究發(fā)現(xiàn)，超聲加微泡組治療的模型兔，病理性滑膜炎評分明顯低于其他組，且不會損害關節(jié)炎模型的周圍組織［9］。作用機制可能與超聲空化效應導致滑膜微血管破裂、微血栓形成，從而減少滑膜的血供，導致滑膜壞死有關。

2 超聲靶向微泡破壞（UTMD）技術治療RA

2.1 UTMD概述 UTMD是一種安全的物理靶向技術，使用超聲微泡攜帶基因/藥物，將微泡傳遞到目標部位，通過不同強度的超聲破裂微泡，以釋放其治療作用。UTMD過程中超聲產(chǎn)生的空化效應和聲孔效應可提高細胞膜通透性，增強細胞內(nèi)吞作用，提高基因轉染靶向組織和藥物傳遞器官的效率，是一種有前途的治療基因/藥物遞送方式［10］。

2.2 UTMD在RA治療中的應用 UTMD在腫瘤［11-14］、動脈粥樣硬化斑塊［15-16］、心臟疾病［17-18］、視網(wǎng)膜疾病［19］、帕金森［20-21］等疾病中有良好的應用。在RA治療的應用方面，UTMD因可增強超聲空化效應，觸發(fā)滑膜腔內(nèi)靶向脂質體/納米載體的藥物釋放，使其成為一種有效的RA協(xié)同治療手段。

MTX是RA的一線治療藥物，目前常用的給藥方式是口服或靜脈注射，但這些給藥方式治療靶點藥物濃度較低，且可能引起全身毒性反應。ZHAO等［22］設計合成脂化MTX并組裝成微泡，通過UTMD技術實現(xiàn)受控脂化MTX遞送，用于靶向RA治療。實驗者先在體外用RAW264.7細胞系操縱MTX控釋，并在RA兔體內(nèi)進一步驗證。結果顯示，與解離性MTX相比，脂化MTX微氣泡可精確地影響感染灶，并顯著提高RA的療效。WU等［23］研發(fā)了納米平臺——iRGD肽功能化回聲脂質體，該脂質體通過薄膜水合作用方法封裝了MTX和吲哚菁綠熒光探針，利用低頻超聲觸發(fā)脂質體釋放MTX靶向治療膠原誘導性關節(jié)炎小鼠模型的關節(jié)炎癥，結果發(fā)現(xiàn)，MTX的靶向釋放大大提高了MTX治療效果并減少全身不良反應，關節(jié)組織學評估進一步顯示，經(jīng)脂質體和超聲處理的小鼠炎癥細胞浸潤和血管生成明顯降低。

地塞米松也是關節(jié)炎的主要治療藥物，但是高劑量的地塞米松可造成多種不良反應，如糖代謝受損、肥胖、骨質疏松等，而且糖尿病、傷口修復抑制患者糖皮質激素的全身使用受到限制。WANG等［24］利用UTMD效應，將載有地塞米松磷酸鈉的聚乙二醇修飾的葉酸偶聯(lián)脂質體治療膠原誘導關節(jié)炎大鼠踝關節(jié)模型，結果表明，在UTMD效應下，靶向脂質體的地塞米松釋放得到了明顯的改善，低劑量即可有效減輕關節(jié)腫脹，降低血液中炎性細胞因子水平，減少滑膜增殖及關節(jié)炎癥，從而抑制骨侵蝕，是一種很有前途的靶向協(xié)同治療RA的方法。

UTMD在RA治療中的應用，除了靶向遞送藥物釋放，還提高了基因的轉染效率。腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是RA炎癥過程中表達最早的炎性因子，可通過刺激破骨細胞的形成誘導骨侵蝕和關節(jié)損傷，因此，抑制TNF-α的激活可能會抑制疾病的進展，進一步緩解或治愈本病。WANG等［25］通過構建膠原誘導性關節(jié)炎大鼠模型，利用UTMD技術將TNF-α受體轉染到模型大鼠炎癥關節(jié)的肌肉和滑膜細胞中，結果顯示，UTMD技術可明顯提高TNF-α受體的轉染效率，從而緩解關節(jié)炎癥狀，并降低外周血和滑膜組織中炎癥因子的水平。

3 聲動力療法（SDT）治療RA

3.1 SDT概述 SDT是一種起源于光動力療法的非侵入性治療技術，介導聲動力治療的一類物質被定義為聲敏劑。SDT主要利用低頻低強度超聲激活聲增敏劑，從而產(chǎn)生活性氧物質殺傷腫瘤細胞或炎性細胞。SDT具有高穿透力、無創(chuàng)性和可控制性的優(yōu)點，目前主要集中在實體腫瘤的研究中，并取得了顯著的治療效果［26-27］。在RA治療應用方面，因SDT無創(chuàng)性和組織穿透能力強，可以殺死活化的滑膜炎癥細胞，具有良好的應用前景。但該療法治療RA存在一定的局限性。首先，缺乏具有高靈敏度、安全性和滲透性的有效聲敏劑；其次，聲增敏劑在關節(jié)中的微小積累和缺氧的滑膜微環(huán)境嚴重限制了SDT的治療效果。

3.2 SDT在RA治療中的應用 吲哚菁綠在早期炎癥性關節(jié)滑膜炎中具有超聲增敏劑和良好的熒光成像特征。基于其生物學特性，TANG等［28］對RA-FLS體外研究發(fā)現(xiàn)，吲哚菁綠介導的SDT可引起嚴重的FLS細胞損傷和細胞凋亡，為RA的治療提供了新思路。

斯帕夫沙星作為一種氟喹諾酮類抗菌藥物，具有顯著的聲敏感性［29］。研究發(fā)現(xiàn)，全身給藥后，斯帕夫沙星在關節(jié)組織中保留較多，這為靶向關節(jié)滑膜組織中FLS的異常增殖提供了可能。LI等［30］開發(fā)了一種超聲增敏劑斯帕夫沙星摻入人血清白蛋白的凹立方銠納米酶，在超聲激活過程中實現(xiàn)相互加強的SDT。作用原理包括：一方面是在超聲條件下，斯帕夫沙星通過誘導過量活性氧的產(chǎn)生導致線粒體功能障礙，從而抑制FLS；另一方面是凹立方銠被用作具有內(nèi)源性過氧化物酶和過氧化氫酶類似酶活性的納米酶，這不僅緩解了關節(jié)缺氧，抵抗血管生成，而且通過提高氧氣水平，大大提高了SDT的療效。

4 無創(chuàng)超聲刺激脾臟經(jīng)膽堿能抗炎途徑治療RA

2000年，BOROVIKOVA等［31］發(fā)現(xiàn)了副交感神經(jīng)抗炎癥通路，通過該通路大腦調節(jié)對內(nèi)毒素的系統(tǒng)性炎癥反應，減少炎性細胞因子（TNF-α、IL-6）的釋放，但不減弱抗炎癥細胞因子（IL-10）的釋放。乙酰膽堿是主要的迷走神經(jīng)遞質，因此又被命名為膽堿能抗炎途徑。隨著膽堿能抗炎途徑研究的進展，人們發(fā)現(xiàn)這一途徑依賴于一種強大的神經(jīng)-免疫相互作用，該機制假設副交感神經(jīng)在應對迷走神經(jīng)損傷時，將信號從大腦傳遞到腎上腺素能脾神經(jīng)，脾神經(jīng)與脾免疫細胞間相互作用。當迷走神經(jīng)被電流實驗刺激時，這種神經(jīng)免疫反射就會被觸發(fā)，抑制感染或組織損傷產(chǎn)生的炎癥反應［32］。該通路需要迷走神經(jīng)、脾神經(jīng)、脾臟和脾細胞的相互作用［33］。

迷走神經(jīng)刺激可通過膽堿能抗炎途徑抑制關節(jié)炎癥。LEVINE等［34］在關節(jié)炎大鼠模型中得到了證實，而KOOPMAN等［35］將迷走神經(jīng)電極袖帶植入RA患者進行治療，發(fā)現(xiàn)迷走神經(jīng)刺激可顯著降低患者體內(nèi)TNF水平，從而改善RA關節(jié)炎癥的嚴重程度。無創(chuàng)超聲刺激亦可激活由迷走神經(jīng)刺激觸發(fā)的相同膽堿能抗炎途徑。COTERO等［36］通過小鼠急性炎癥模型證實超聲刺激脾臟可以將細胞因子對內(nèi)毒素的反應降低到與基于植入物的迷走神經(jīng)刺激相同的水平。同團隊成員ZACHS等［37］則進一步建立了K/BxN血清轉移性關節(jié)炎小鼠模型，通過每日不同超聲強度參數(shù)無創(chuàng)刺激小鼠脾臟，結果發(fā)現(xiàn)，只有在特定的超聲參數(shù)時，才有可能產(chǎn)生明顯的治療效果，劑量和療程也都會對治療效果產(chǎn)生影響。同時，超聲刺激脾臟的療效還依賴于脾臟的特異性靶向，在缺乏T細胞或B細胞的動物中療效較差，而刺激脾臟以外的其他部位則無效。COTERO等［36-37］團隊的研究基本確立了無創(chuàng)超聲刺激脾臟經(jīng)膽堿能抗炎途徑治療RA的可行性。

5 其他方面的應用

超聲電泳作為滲透增強劑，可通過皮膚角質層傳遞大分子活性物質和化學物質，增加藥物的體外釋放效果。VAIDYA等［38］采用溶劑鑄造法制備MTX貼片，研究MTX聯(lián)合3種物理滲透增強劑（超聲電泳、電穿孔和冷激光）的體外釋放效果。結果發(fā)現(xiàn)，超聲電泳聯(lián)合MTX貼片對RA的治療有顯著指導作用。

6 小結與展望

綜上所述，隨著超聲技術的研究進展，超聲在RA中的治療作用不斷被挖掘，在其治療中發(fā)揮直接或間接作用。隨著納米微泡制備技術的發(fā)展以及聲增敏劑的不斷開發(fā)，未來超聲在RA治療領域中的應用將有更為廣闊的前景。

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收稿日期：2023-05-15；修回日期：2023-06-28