退行性腰椎侧凸的炎症反应

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.07.017

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

肿瘤坏死因子：是一种由激活的巨噬细胞产生的能抑制成骨细胞和刺激破骨细胞的细胞因子，能够直接杀伤肿瘤细胞而对正常细胞无明显毒性，是迄今为止所发现的直接杀伤肿瘤作用最强的生物活性因子之一。

白细胞介素1β：主要是由单核巨噬细胞和淋巴细胞分泌产生的一种细胞因子，是临床上发现的第一个白细胞介素因子，具有很强的生物活性。可以介导炎症反应，促进炎症因子的形成，并且也可以通过促进淋巴因子的形成调节免疫反应。

背景：研究显示，伴随着腰椎侧凸的出现机体血清中的各种细胞因子含量会出现异常变化，这与患者发病过程有着密切联系。

目的：监测退行性腰椎侧凸患者发病期间血清中肿瘤坏死因子α、白细胞介素6、白细胞介素1β浓度的变化。

方法：退行性腰椎侧凸患者66例为观察组，腰椎侧凸程度依据Schwab评价系统分为Ⅰ型16例，Ⅱ型32例，Ⅲ型18例。并抽取同期体检健康者60例作为参照组。分别在患者治疗前1，2，3周和相应治疗后第1，2，3，4，5，6周抽取患者的血液进行肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β质量浓度的测定，并对三者的变化规律进行观察。

结果与结论：观察组患者的肿瘤坏死因子α、白细胞介素6和白细胞介素1β水平在治疗前3周均呈现升高趋势，治疗后6周呈降低的趋势。肿瘤坏死因子α水平则在入院后的第1，2，3，4周显著高于参照组(P < 0.05)；白细胞介素6在入院后的第1，2，3，4，5周均要显著高于参照组(P < 0.05)；白细胞介素1β则在入院后第1，2，3，4，5周均显著高于参照组(P < 0.05)。结果表明，白细胞介素6及肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β水平均在治疗前1周到达峰值，随后逐渐下降。肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β的水平变化对患者病情的发展具有重要的评估作用，提示根据细胞因子的变化可以判定炎症反应的进行程度，选择适当的治疗方法。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

ORCID: 0000-0002-2540-5085(孟宁波)

关键词: 组织构建, 组织工程, 退行性腰椎侧凸, 肿瘤坏死因子α, 白细胞介素6, 白细胞介素1β

Abstract:

BACKGROUND: Degenerative lumbar scoliosis patients will appear to have abnormal changes in various cytokines in the serum of the body, which is closely related to patient’s pathogenesis.
OBJECTIVE: To monitor the changes in the serum levels of tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interleukin-1β during the onset of degenerative lumbar scoliosis.
METHODS: Sixty-six patients with degenerative lumbar scoliosis were enrolled as observation group, and according to Schwab evaluation system, there were 16 cases of type I, 32 of type II, and 18 of type III. Additionally, 60 healthy persons undergoing homochronous physical examination were extracted as control group. Blood samples were taken at preoperative 1, 2, 3 weeks and at postoperative 1, 2, 3, 4, 5, 6 weeks to determine serum levels of tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interleukin-1β as well as to observe the relevant changes.
RESULTS AND CONCLUSION: In the observation group, the levels of tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interleukin-1β were increased gradually at 1-3 weeks before treatment, and then showed a decrease trend at 6 weeks after treatment. Compared with the control group, in the observation group, the levels of tumor necrosis factor-α were significantly higher at 1-4 weeks after admission (P < 0.05); the levels of interleukin-6 and interleukin-1β were significantly higher at 1-5 weeks after admission (P < 0.05). These findings indicate that the levels of tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interleukin-1 reached the peak at 1 week before treatment, and then gradually decreased. Changes in the levels of tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interleukin-1β have an important role to assess disease development, which can be used to determine the severity of inflammation based on which we can select the appropriate treatment.

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孟宁波. 退行性腰椎侧凸的炎症反应[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(7): 1031-1036.

Meng Ning-bo. Inflammation induced by degenerative lumbar scoliosis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(7): 1031-1036.

图/表（结果） 3

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引言

退行性腰椎侧凸是临床骨科较为多见，且对患者肢体运动功能威胁极大的一种疾病，好发于老年人。退行性腰椎侧凸是由于椎间盘组织和周围骨组织的广泛退变、硬化增生^[1]，导致腰椎失去平衡的一种腰椎退变疾病，通常cobb角不超过40°。随着核磁共振等影像学技术发展，通过对大量临床患者进行观察，可发现退行性脊柱侧凸并非仅是冠状位失衡，大部分患者伴随有矢状面失衡以及椎体旋转。退行性腰椎侧凸的发病原因大多为腰椎间盘退变软化、骨质疏松和腰椎骨折等。退行性腰椎侧凸会造成椎管腔狭窄，压迫相关神经，严重影响肢体运动功能，其主要临床表现为顽固的腰背疼痛、下肢神经根症状及腰椎管狭窄等症状^[2]。

目前，临床治疗退行性腰椎侧凸方法较多，由于退行性腰椎侧凸伴随有复杂的三维立体旋转畸形，因此治疗方法围绕着恢复脊柱平衡展开。主要目的是解除患者的腰腿疼症状，并重建腰椎生理前凸，纠正腰椎侧凸。退行性腰椎侧凸的治疗方法主要包括保守治疗，前路、后路减压内固定手术治疗等，对于仅伴腰背部疼痛的患者，经推拿按摩和矫正可以明显缓解神经肌肉受到的紧张和压力，使脊柱恢复灵活性^[3]，但治疗时间长，且仅对症状轻微患者适用；减压手术可以有效改善腰椎侧凸造成的椎管狭窄，缓解患者下肢运动障碍，但手术对机体伤害较大，术后易并发感染、愈合差等不良反应。故临床治疗不同程度的退行性腰椎侧凸选择适当的治疗方式尤其重要。此外，相关研究曾显示，伴随着腰椎侧凸的出现，机体血清中的各种细胞因子含量会出现异常变化^[4]，这与患者发病过程有着密切联系。

在以往的研究中已证实颈椎病、腰椎间盘突出症等椎间盘退行性病变中存在肿瘤坏死因子α、白细胞介素6和白细胞介素1β等细胞因子的表达。当前针对退行性腰椎侧凸患者肿瘤坏死因子α、白细胞介素6和白细胞介素1β浓度水平动态监测的文献较少，实验着重研究了退行性腰椎侧凸患者不同时期细胞因子的变化趋势，以期为该病的临床诊治及病情发展的预测提供相关依据。

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材料方法

1.1 设计病例-对照。

1.2 时间及地点 2014年3至12月在解放军济南军区第148医院完成。

1.3 对象选取同期本院骨科接受治疗的66例退行性腰椎侧凸患者，将之纳入观察组，所有患者均在发病期间入院。患者中，男36例，女30例；年龄在46-75岁之间，平均(56.4±8.7)岁；退行性腰椎侧凸原因：椎间盘退行变化27例，腰椎骨质疏松18例，腰椎骨折11例；腰椎侧凸程度依据Schwab评价系统分为Ⅰ型16例，Ⅱ型32例，Ⅲ型18例。此外，另抽取同期于本院接受体检健康者60例作为参照组。两组观察对象均自愿参加本次研究。

1.3.1 诊断标准根据临床症状、体征及影像学资料诊断退行性腰椎侧凸。

1.3.2 纳入标准 ①符合退行性腰椎侧凸判定标准。②不合并有其他并发症。③无药物禁忌证。且其年龄等一般资料并没有太大的区别，具有可比性(P > 0.05)。

1.3.3 排除标准并发其他有创伤害或炎症。

1.3.4 剔除标准 ①不符合纳入标准，或符合排除标准者。②病历记载不完整者。

1.4 材料白细胞介素6 ELISA试剂盒由北京方程生物科技有限公司提供；肿瘤坏死因子α ELISA试剂盒由上海彩佑实业有限公司提供。白细胞介素1β试剂盒由美国Biosource 公司提供。

1.5 方法

1.5.1 肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β的质量浓度测定参照组人员在清晨于空腹状态下抽取外周静脉血5 mL，观察组患者分别在治疗前1，2，3周和相应治疗后第1，2，3，4，5，6周抽取外周静脉血5 mL血液，血液样本抽取完毕后立刻加入四乙酸二氨基乙烯防止血液凝固，并以2 000 r/min的速度进行20 min的离心，将离心所得血清置于-70 ℃低温下进行保存。在全部样本收集完毕后，由专业的检验人员对肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β的含量进行测定。

白细胞介素6的浓度水平通过酶标记、化学发光连续免疫量度进行检测；肿瘤坏死因子α的浓度水平通过免疫量度法进行检测，白细胞介素1β的浓度水平通过酶联免疫吸附法(ELISA)进行检测。各项指标测定均严格按照试剂盒说明书进行操作，最后使用供IMMULITE和IMMUL1TE 1001分析仪对样本中的肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β水平进行测定。并对三者的变化规律进行观察。

1.5.2 治疗方法所有患者手术均在全身麻醉条件下，在C型臂X射线透视机下进行手术。对于临床症状仅表现为间歇性跛行、马尾神经症状的患者采用单纯的神经根开窗减压治疗；对临床检查显示患者伴椎管狭窄的患者行椎板的切除减压和内固定治疗。

1.6 结局观察指标患者治疗前后及参照组人员肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β的质量浓度。

1.7 统计学分析使用SPSS 18.0软件处理本次研究所得数据，计量资料用x(_)±s的形式进行表示，采用t 检验对计量资料进行处理，若P < 0.05，则说明差异有显著性意义。

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讨论

退变形腰椎侧凸是指既往无腰椎侧凸史，骨骼成熟后伴随腰椎退行性改变而发生的原发性腰椎侧凸。近些年来，随着社会老龄化的快速发展，退行性腰椎侧凸的发病率明显升高，来医院就诊的患者越来越多。因为腰椎侧凸不仅严重影响患者的运动功能，而且长期治疗给患者及其家庭造成严重的负担，明显降低了患者的生活质量。发病原因主要是椎间盘和小关节的不对称退变产生脊柱的不对称性受力，机体因运动造成腰椎侧凸，形成周而复始的恶性循环[5-6]。脊柱侧凸常伴随有椎间盘、关节面和关节囊的破坏，其可导致脊柱于冠状位和/或矢状位单节段或多节段不稳定，因此引起患者脊柱在冠状位的移位成角，在矢状面上椎体旋转移位，导致患者腰椎失去了正常的生理弯曲，呈后凸状。长期的脊柱不稳定会导致其柔韧性降低，出现一系列的生物化学反应，导致在软骨终板间形成骨赘以及小关节增生、黄韧带肥厚钙化，造成椎管及椎间孔的空间减少形成椎管狭窄，压迫神经导致老年患者出现腰背部疼痛或神经源性间歇性跛行。腰椎侧凸对周围组织长期压迫刺激，机体常会发生一系列的应激反应进行快速地修复，甚至椎间盘等组织成分因此改变[7]。应激反应的出现常伴随着各种炎症因子含量的激增，其中就包括有白细胞介素1β、白细胞介素6及肿瘤坏死因子α[8-9]。随着研究的深入，细胞因子在腰椎侧凸的应用得到了更多的重视。
相关研究表明，肿瘤坏死因子α、白细胞介素6和白细胞介素1β与腰椎间盘突出等退行性疾病具有一定的关系[10-11]，但并没有在相关组织中得到证实。肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β在炎症反应的发生中均为核心的促炎因子，当机体因应激而产生大量白细胞介素6、肿瘤坏死因子等促炎因子时，也会释放白细胞介素10等抗炎因子对之进行抑制，当炎症过于严重时，促炎因子与抗炎因子间的平衡便会被打破，从而使机体的免疫功能发生紊乱，最终出现相应症状[12-13]。
本研究监测退行性腰椎侧凸患者发病期间血清中肿瘤坏死因子α、白细胞介素6、白细胞介素1β质量浓度的动态变化情况，发现该3项指标水平在治疗前3周呈现上升趋势，且明显高于参照组(P < 0.05)，且在治疗后6周内肿瘤坏死因子α、白细胞介素6、白细胞介素1β浓度水平呈下降趋势，最终接近参照组正常水平。因此猜测可能原因是退行性腰椎侧凸压迫周围组织，引起周围组织反应性炎症，继发性血液肿瘤坏死因子α、白细胞介素6、白细胞介素1β浓度升高。但经过相关手术减压、内固定治疗后，侧凸的腰椎对周围组织的压迫消除，机体在自身修复作用下，炎症反应逐渐减弱，相关炎性因子恢复正常水平。
肿瘤坏死因子α是肿瘤坏死因子超家族成员之一，在炎症反应发生中十分重要的一种细胞因子，它由巨噬细胞分泌生成，在创伤发生时含量会迅速升高。肿瘤坏死因子α近年来有研究显示肿瘤坏死因子α与腰椎退变有关。目前的研究表明，肿瘤坏死因子α具有极为广泛的生物学作用[14-15]，适量的肿瘤坏死因子α对机体有一定益处，它能够在机体的免疫调节、抗感染反应中发挥重要作用。此外，肿瘤坏死因子α质量浓度的升高还会导致其他细胞大量分泌白细胞介素6、白细胞介素8等细胞因子[16-17]，促使患者受创后炎症反应的迅速发生，进一步提高机体组织损伤的严重程度。潘昌如等[18]报道显示，肿瘤坏死因子α是机体免疫保护的重要炎症因子，正常浓度水平可以调节免疫应答、促进组织修复，引起肿瘤细胞凋亡。但是过量的肿瘤坏死因子α浓度水平也可能影响机体的免疫平衡，造成机体的免疫病理损伤。
贺延雷[19]的研究显示，退行性腰椎侧凸患者椎间盘组织中肿瘤坏死因子α、白细胞介素6与白细胞介素1β水平明显高于正常椎间盘组织。白细胞介素6是活化的T细胞和成纤维细胞产生的淋巴因子，能使B细胞前体成为产生抗体的细胞；和集落刺激因子协同，能促进原始骨髓源细胞的生长和分化，增强自然杀伤细胞的裂解功能[20]。白细胞介素6是一种多功能的细胞因子，具有促炎与抗炎的双重效应，它由内皮细胞、活化T细胞等分泌，广泛参与到机体的应激反应、免疫反应之中[21]。国内相关研究还发现，白细胞介素6是一种炎症反应的早期指标，且在外周血中量小，快速失活，故常于炎症急性期发现白细胞介素6[22]。梁秀云等[23]研究表明，白细胞介素6可抑制Th1的分化，促进Th2、Th17的分化，并且可以刺激B淋巴细胞，促进抗体形成，积极参与机体免疫反应，对抗炎症[24]。白细胞介素1β主要是由单核巨噬细胞和淋巴细胞分泌产生的一种细胞因子，是临床上发现的第一个白细胞介素因子[25]，具有很强的生物活性，不仅自身能够引起炎症反应，而且可以诱导环氧化酶2、诱导型一氧化氮合酶、白细胞介素6等其他炎症因子的表达[26]，从而进一步激活免疫细胞产生更多的白细胞介素1β参与炎症反应，并且也可以通过协同刺激T淋巴细胞促进淋巴因子的形成调节免疫反应。诱导急性时相蛋白，参与急性期反应[27-28]。黄金刚等[29]研究表明，白细胞介素1β能短期内诱导软骨细胞中软骨基质降解酶-基质金属蛋白酶13等产生，降解软骨基质。傅欣等[30]研究表明，白细胞介素1β可以促进软骨细胞合成基质金属蛋白酶和前列腺素E，诱导软骨细胞过氧化，造成软骨损坏。
综上所述，肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β的浓度水平变化对退行性腰椎侧凸患者病情的发展发展具有重要的评估作用，且根据细胞因子的变化可以判定炎症反应的进行程度，选择适当的治疗方法，减少对患者机体的损伤，提高治愈率。但是细胞因子的生物作用相当复杂，需进一步研究，才能明确腰椎侧凸的生理机制，为临床诊断、治疗以及预防提供科学依据。

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延伸阅读

1.研究显示，伴随着腰椎侧凸的出现机体血清中的各种细胞因子含量会出现异常变化，这与患者发病过程有着密切联系。
2.文章重点对退行性腰椎侧凸患者发病期间的肿瘤坏死因子α、白细胞介素6和白细胞介素1β浓度水平的变化规律进行了分析。结果表明，白细胞介素6及肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的含量均在治疗前1周到达峰值，随后逐渐下降。肿瘤坏死因子α、白细胞介素6及白细胞介素1β的浓度水平变化对患者病情的发展发展具有重要的评估作用，提示根据细胞因子的变化可以判定炎症反应的进行程度，选择适当的治疗方法。

Schwab评价系统是由Schwab等提出的成人退行性腰椎侧凸评分系统，目前已广泛应用于临床之上，它根据腰椎矢状面前凸角和冠状面L3终板倾斜度进行评估，Ⅰ型：腰椎前凸>55º,L3倾斜度<15º;Ⅱ型：腰椎前凸35º-55º，L3倾斜度15º-25º；Ⅲ型：腰椎前凸<35º,L3倾斜度>25º。但是邵松等认为Schwab分型系统仅是从临床影像学角度进行判断，缺乏严格的临床生理学诊断，对于指导退行性腰椎侧凸治疗不尽完善，甚至可能出现误差。尽管一些研究发现肿瘤坏死因子α、白细胞介素6和白细胞介素1β与腰椎间盘突出等退行性疾病具有一定的关系，但并没有在相关故组织中得到证实。贺延雷等的研究显示，退行性腰椎侧凸患者椎间盘组织中肿瘤坏死因子α、白细胞介素6与白细胞介素1β水平明显高于正常椎间盘组织，即腰椎侧凸越严重，白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β水平升高越明显。

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