溫 爽 孫 濤

（山東大學(xué)附屬省立醫(yī)院疼痛科，濟(jì)南250021）

根性神經(jīng)痛(radicular pain)是指脊神經(jīng)根由于各種原因受到傷害性刺激而引起的疼痛，它是椎間盤突出癥(lumbar disc herniation, LDH)最常見的臨床癥狀，顯著降低人們的生活質(zhì)量，造成了嚴(yán)重的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。隨著全球人口老齡化，與LDH疼痛相關(guān)的負(fù)擔(dān)呈指數(shù)增長[2]。

根性神經(jīng)痛的發(fā)病機(jī)制和治療一直是臨床研究熱點(diǎn)，椎間盤突出癥引起的腰痛和坐骨神經(jīng)痛的機(jī)制存在爭議，尚不明確。傳統(tǒng)的機(jī)械壓迫學(xué)說認(rèn)為髓核突入椎管壓迫臨近的神經(jīng)根，使神經(jīng)根處于牽張狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)根靜脈回流受阻、水腫變性，產(chǎn)生腰腿痛的癥狀。這一學(xué)說可以解釋大部分病人的臨床表現(xiàn)。然而臨床中也發(fā)現(xiàn)這樣一些現(xiàn)象，比如有些病人影像學(xué)檢查有明顯的椎間盤突出，但是卻沒有任何臨床癥狀。而有些病人并未找到椎間盤突出的證據(jù)，但卻表現(xiàn)為嚴(yán)重的根性神經(jīng)痛；因此，根性神經(jīng)痛的自身免疫反應(yīng)學(xué)說越來越受到重視。該學(xué)說認(rèn)為突出的髓核組織突破包繞的纖維環(huán)或后縱韌帶，暴露在椎間盤基質(zhì)外，機(jī)體把髓核的蛋白多糖當(dāng)作“異己”成分，持續(xù)的抗原刺激引起周圍自身免疫反應(yīng)。本文就根性神經(jīng)痛的免疫反應(yīng)機(jī)制和治療進(jìn)行探討，以期為臨床上診治腰椎間盤突出癥提供嶄新思路。

一、免疫復(fù)合物在椎間盤突出癥中的表達(dá)及意義

免疫復(fù)合物(immune complexs, IC)是體內(nèi)持續(xù)存在的抗原和其刺激產(chǎn)生的抗體非共價(jià)結(jié)合形成的復(fù)合物。IC的產(chǎn)生可能是根性神經(jīng)痛的始動(dòng)因素。Pennington等[3]通過狗的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了正常的椎間盤髓核中存在完整的免疫球蛋白IgG分子，當(dāng)椎間盤髓核突出時(shí)，IgG可與抗原結(jié)合激活補(bǔ)體系統(tǒng)介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。這一炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致血神經(jīng)屏障破壞，神經(jīng)根內(nèi)毛細(xì)血管通透性增加, 血漿蛋白滲入腦脊液, 刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的免疫細(xì)胞產(chǎn)生免疫球蛋白引發(fā)自身免疫反應(yīng)[4]。因而椎間盤突出時(shí)，髓核基質(zhì)內(nèi)的蛋白多糖作為自身隱蔽性抗原暴露后與抗體結(jié)合形成IC，激活補(bǔ)體引發(fā)無菌性免疫性神經(jīng)根炎。椎管內(nèi)水腫并壓迫神經(jīng)根以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫刺激可能是根性神經(jīng)痛的原因。李青等[5]通過提取不同類型突出的腰椎間盤組織標(biāo)本證實(shí)了IC在突出的腰椎間盤組織中表達(dá)，且IC可表現(xiàn)出許多生物活性：通過激活補(bǔ)體產(chǎn)生過敏毒素C3a、C5a，可與肥大細(xì)胞結(jié)合，觸發(fā)靶細(xì)胞脫顆粒并釋放組胺及其他血管活性介質(zhì)；與Fc 受體或補(bǔ)體受體結(jié)合,引起細(xì)胞趨化作用釋放溶酶體酶；增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬作用等病生反應(yīng)使神經(jīng)根受損引起疼痛。所以IC的產(chǎn)生很可能是根性神經(jīng)痛病理生理學(xué)機(jī)制之一。

二、免疫細(xì)胞在椎間盤突出癥中的表達(dá)及意義

1.巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞是血液內(nèi)由單核細(xì)胞分化而來的具有重要防御功能的免疫細(xì)胞，在免疫應(yīng)答過程中主要發(fā)揮吞噬、抗原提呈、分泌細(xì)胞因子的功能。巨噬細(xì)胞在炎癥反應(yīng)的不同時(shí)期，可分化出M1（經(jīng)典活化的巨噬細(xì)胞，classical activation of macrophages）和M2（替代活化的巨噬細(xì)胞，alternative activation of macrophages）兩種表型；M1型具有抗原提呈、分泌促炎因子的功能，M2型進(jìn)一步分為M2c和M2a，分別具有抗炎和組織修復(fù)的功能。M1、M2c、M2a細(xì)胞表面標(biāo)志物分別為CCR7，CD163和CD206[6,7]。

巨噬細(xì)胞在正常的椎間盤組織中不存在。研究表明急性和慢性腰椎間盤突出組織周圍均存在炎癥細(xì)胞浸潤，免疫組化發(fā)現(xiàn)主要為巨噬細(xì)胞[8]。Shamji MF等在突出的椎間盤內(nèi)檢測出表達(dá)外源性的CD68+的吞噬細(xì)胞，表明巨噬細(xì)胞等吞噬細(xì)胞可能在LDH病理生理學(xué)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[9]。突出的椎間盤組織中的巨噬細(xì)胞不僅有吞噬作用，而且分泌細(xì)胞因子如IL-1，IL-6，TNF-α，參與致痛覺過敏作用[10]。在所有退變的椎間盤中，CCR7+和CD163+主要存在于髓核(nucleus pulposus, NP)、纖維環(huán)(annulus fi brosus, AF)和終板(end plates, EP)區(qū)域，表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)不規(guī)則和缺陷。NP和AF中陽性染色的細(xì)胞與常駐椎間盤細(xì)胞非常相似，表明椎間盤細(xì)胞可以表達(dá)巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志物。而在EP中有非典型形態(tài)分布的陽性染色細(xì)胞，表明外源性巨噬細(xì)胞主要浸潤到EP組織中[11]。這是由于當(dāng)EP出現(xiàn)損傷時(shí)，髓核細(xì)胞與骨髓中的巨噬細(xì)胞相互接觸啟動(dòng)免疫應(yīng)答程序。了解巨噬細(xì)胞的表型和定位可以更好的解釋椎間盤突出的損傷和修復(fù)機(jī)制，并為LDH治療提供新的思路。

2.肥大細(xì)胞

肥大細(xì)胞來源于骨髓中不同的前體細(xì)胞。血液中的肥大細(xì)胞祖細(xì)胞在各種微環(huán)境的影響下，進(jìn)入其靶組織發(fā)育成熟。肥大細(xì)胞是組織損傷期間的“第一反應(yīng)者”，一旦被激活即分泌大量血管活性介質(zhì)和促炎性介質(zhì)，這些介質(zhì)包括預(yù)先存儲(chǔ)在分泌顆粒中的分子，如TNF-α，IL-6，NGF，VEGF，P物質(zhì)，ADAMTS5和蛋白酶，增加血管生成、愈合和修復(fù)。

Wiet等尸檢非疼痛的NP組織與手術(shù)取疼痛的NP標(biāo)本進(jìn)行比較，結(jié)果表明痛性手術(shù)椎間盤中的肥大細(xì)胞百分比(53.3%)顯著高于非疼痛的尸檢樣本(19.3%)[12]。這表明肥大細(xì)胞在椎間盤突出癥疼痛中發(fā)揮重要的作用。在健康狀態(tài)下，椎間盤組織中的AF是炎癥和免疫細(xì)胞浸潤的物理和生物化學(xué)屏障。AF細(xì)胞-肥大細(xì)胞相互作用抑制了肥大細(xì)胞引起的促炎、分解代謝、血管生成反應(yīng)。當(dāng)椎間盤退化和突出時(shí)，肥大細(xì)胞分泌趨化因子SCF并募集其他肥大細(xì)胞到椎間盤中，與椎間盤細(xì)胞相互作用脫顆粒釋放炎性因子，進(jìn)一步促進(jìn)肥大細(xì)胞活化。這種惡性循環(huán)產(chǎn)生血管內(nèi)皮生長因子和神經(jīng)生長因子，誘導(dǎo)血管和神經(jīng)長入椎間盤的內(nèi)層，從而導(dǎo)致慢性炎癥和疼痛狀態(tài)[12,13]。

3.T淋巴細(xì)胞

正常椎間盤組織被排除在免疫系統(tǒng)之外，檢測不到T細(xì)胞。根據(jù)細(xì)胞表面分化抗原的不同，可將成熟T淋巴細(xì)胞分為CD4+和CD8+細(xì)胞兩大亞群：CD4+T細(xì)胞識(shí)別13～17個(gè)氨基酸組成的外源性抗原肽，活化后主要分化為輔助性T細(xì)胞(helper T cells, Th)，具有輔助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體和輔助其它T細(xì)胞亞群功能，初始CD4+T細(xì)胞(Th0)分化為Thl,Th2, Th17等細(xì)胞；CD8+T細(xì)胞識(shí)別8～10個(gè)氨基酸組成的內(nèi)源性抗原肽，活化后主要分化為細(xì)胞毒性T細(xì)胞(cytotoxic T cell, Tc或CTL)，具有抑制B細(xì)胞產(chǎn)生抗體和抑制其他淋巴細(xì)胞的功能。

正常生理狀態(tài)Th0細(xì)胞分化為Th1或Th2細(xì)胞的能力極弱，Th1/Th2細(xì)胞處于相對(duì)平衡狀態(tài)。Wiet MG等通過建立大鼠LDH模型發(fā)現(xiàn)Th2細(xì)胞和相關(guān)細(xì)胞因子在突出椎間盤組顯著增加，而Th1細(xì)胞和相關(guān)細(xì)胞因子在椎間盤突出組與對(duì)照組是相似的。這表明在LDH病人中Th0細(xì)胞分化為Th2細(xì)胞，Th1/Th2失衡可能參與根性神經(jīng)痛的發(fā)病機(jī)制[12]。Cheng等人通過檢測破裂和未破裂的腰椎間盤以及健康病人的外周血，結(jié)果表明，與健康對(duì)照相比椎間盤突出癥病人外周Th17細(xì)胞和IL-17表達(dá)顯著增加。此外，椎間盤破裂病人的外周Th17和IL-17表達(dá)顯著高于未破裂的病人。在椎間盤破裂的情況下，這個(gè)過程更加明顯，這可能是椎間盤破裂的病人比沒有破裂的病人更加疼痛的原因之一[14]。袁偉杰[15]通過建立大鼠非壓迫性椎間盤髓核突出癥模型，考慮T細(xì)胞造成神經(jīng)根損傷的機(jī)制如下：①椎間盤髓核激活CD4+T細(xì)胞，刺激 B細(xì)胞分泌更多的抗體，形成抗原抗體復(fù)合物，進(jìn)一步損傷神經(jīng)根；②使CD8+T細(xì)胞數(shù)量減少，抑制作用減弱同時(shí)增強(qiáng)抗原抗體反應(yīng)；③椎間盤髓核本身可激活T細(xì)胞亞群，使T細(xì)胞亞群失衡、爆發(fā)炎癥反應(yīng)，損傷神經(jīng)根，導(dǎo)致大鼠后肢痛閾降低。

三、細(xì)胞因子在椎間盤突出癥中的表達(dá)及意義

1.TNF-α

TNF-α來源十分廣泛，體內(nèi)的多種細(xì)胞如單核/巨噬細(xì)胞，中性粒細(xì)胞，淋巴細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞等均具有產(chǎn)生和釋放TNF-α的能力。當(dāng)然，在突出的髓核局部組織內(nèi)也有TNF-α的高水平表達(dá)，在調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫、殺傷靶細(xì)胞、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用。另外，還能誘導(dǎo)無菌性炎癥反應(yīng)，大量吞噬細(xì)胞聚集，繼續(xù)不斷產(chǎn)生TNF-α；這種正反饋使局部組織內(nèi)形成了惡性循環(huán)，加速局部TNF-α 水平更高[16]。

TNF-α的生物學(xué)活性主要是通過細(xì)胞膜上特異性受體傳遞信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。TNF-α有兩種受體P55(TNF-RI)和 P75 (TNF-RII)。TNF-RI是 TNF-α 信號(hào)傳導(dǎo)的主要介質(zhì)，而TNF-RII只起輔助作用。TNF-α與TNF-RI結(jié)合后發(fā)揮凋亡和抑制性功能，引起炎癥、神經(jīng)源性痛覺過敏，造成瓦勒氏變性等[17]。LDH大鼠模型DRG組織中炎癥細(xì)胞因子，如IL-1β和TNF-α的表達(dá)水平顯著增強(qiáng)并可誘導(dǎo)LDH中的神經(jīng)元凋亡[18]。在對(duì)262例椎間盤突出癥坐骨神經(jīng)痛病人的隨訪中，VAS≥3組（196例）病人血液TNF-α蛋白水平在入院時(shí)、治療1個(gè)月時(shí)、治療12個(gè)月時(shí)均高于VAS ＜ 3組（66例）[19]。另外，有研究表明TNF-α與IL-1β 共同通過調(diào)節(jié)NF-κB、MAPK、C/EBP-β 上調(diào)RANTS/CCL5、 CCL3表達(dá)，趨化炎癥細(xì)胞浸潤，減輕椎間盤突出癥疼痛[20,21]。因此，尋找抗TNF-α治療的靶點(diǎn)對(duì)椎間盤突出具有重要意義。

2.IL-1

IL-1是一種多效應(yīng)的細(xì)胞因子，廣泛地參與免疫反應(yīng)，對(duì)機(jī)體內(nèi)的多種類型的細(xì)胞均能發(fā)揮調(diào)控作用。IL-1 可由多種細(xì)胞合成和分泌，如巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、上皮細(xì)胞等。IL-1β在免疫反應(yīng)中的作用更為清晰。少量的IL-1β就能誘導(dǎo)特異性免疫反應(yīng)，起到免疫防御的作用；然而過量的IL-1β則會(huì)引起廣泛的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致炎性損傷，許多自身免疫性疾病與大量的IL-1β產(chǎn)生有關(guān)。

椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的主要組分是II型膠原蛋白和聚蛋白聚糖。ECM的過度破壞，特別是II型膠原蛋白和聚蛋白聚糖的喪失，對(duì)促進(jìn)椎間盤退變和突出的發(fā)生發(fā)展起關(guān)鍵作用。而MMPs和ADAMTS是降解膠原蛋白和聚蛋白聚糖的主要酶[22]。有研究表明，IL-1β通過上調(diào)caspase-3和caspase-9的表達(dá)增強(qiáng)髓核細(xì)胞和纖維環(huán)細(xì)胞的凋亡[23]。正常的椎間盤組織不分泌IL-1，在體外培養(yǎng)突出的椎間盤組織中有IL-1等炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，且給予倍他米松后，炎性因子的合成量明顯減少。吳星火等[24]在IL-1β誘導(dǎo)細(xì)胞退變的過程中，組織學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)髓核細(xì)胞的分裂增殖緩慢，排列紊亂，多成偽足狀；并且證實(shí)IL-1β可通過激活NF-kB信號(hào)，促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)，加速髓核和纖維環(huán)壞死凋亡導(dǎo)致炎性損傷，引起疼痛。星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞釋放IL-33（IL-1家族的新成員），作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞或神經(jīng)元ST2受體進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)和炎癥應(yīng)答[25]。研究表明，抑制脊髓IL-33/ST2信號(hào)通路可緩解大鼠非壓迫性腰椎間盤突出癥所致的根性疼痛[26]。

3.IL-6

IL-6主要來源于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、Th2細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等，主要刺激機(jī)體的T、B細(xì)胞生長和分化，在機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)等過程中均發(fā)揮重要的作用。其受體系統(tǒng)由兩條肽鏈組成：α鏈和β鏈。α鏈為IL-6結(jié)合受體蛋白(IL-6R)，分子量為80 kDa；β鏈為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白(gp130)，分子量為130 kDa。生理?xiàng)l件下，IL-6與IL-6受體結(jié)合后使IL-6R的構(gòu)象發(fā)生變化，然后與兩個(gè)gp130分子結(jié)合，形成高親和力的結(jié)合位點(diǎn)，并通過gp130亞單位傳遞信號(hào)。

Steinbusch等人體活組織檢查發(fā)現(xiàn)椎間盤突出癥病人的IL-1β和IL-6水平增高[27]。IL-6在椎間盤突出所致嚴(yán)重坐骨神經(jīng)痛病人表達(dá)高于對(duì)照組和輕度坐骨神經(jīng)痛病人，提示IL-6可能與疼痛強(qiáng)度成正相關(guān)[28]。Licciardone JC等認(rèn)為IL-6是椎間盤突出癥疼痛的關(guān)鍵參與者，它與疼痛嚴(yán)重程度、動(dòng)態(tài)功能障礙、IL-1β顯著相關(guān)[29]。一項(xiàng)研究表明，椎間盤突出癥的病人血清炎癥蛋白可以預(yù)測一年內(nèi)的腰椎神經(jīng)根痛[30]。然而，IL-6不僅是炎癥和疾病中具有重要意義的促炎因子，而且還具有再生或抗炎特性。在椎間盤組織中顯示較高濃度的IL-6蛋白水平的犬疼痛減輕明顯，并且有可能恢復(fù)行走功能。這表明隨著時(shí)間的推移，IL-6可能通過充當(dāng)抗炎因子來控制炎癥[31]。因此，應(yīng)仔細(xì)考慮IL-6阻滯劑的應(yīng)用時(shí)機(jī)。

4.其他炎癥因子

椎間盤突出癥不僅與以上經(jīng)典的炎性因子TNF-α，IL-1，IL-6密切相關(guān)[32]，最近發(fā)現(xiàn)許多炎性細(xì)胞因子參與椎間盤突出癥中的免疫調(diào)節(jié)。

IL-21與許多自身免疫性疾病如系統(tǒng)性紅斑狼瘡，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，I型糖尿病等密切相關(guān)。IL-21控制效應(yīng)T輔助細(xì)胞的功能活性和Th17細(xì)胞的分化并促進(jìn)B細(xì)胞分化，可作為自身免疫性疾病治療干預(yù)的靶點(diǎn)。Chen等[33]通過收集臨床標(biāo)本和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)IL-21參與椎間盤退變的病理發(fā)展，IL-21通過STAT信號(hào)通路加重椎間盤退變。IL-9是一種多效性細(xì)胞因子，不僅在Th9細(xì)胞中表達(dá)，而且存在于粒細(xì)胞，Th17細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞和肥大細(xì)胞中，IL-9似乎可以通過促進(jìn)TNF-α和前列腺素E2的釋放引起疼痛。另外，IL-10、IL-17等都在退變的椎間盤組織中表達(dá)，且發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用[14,34,35]。IL-17是炎癥和自身免疫相關(guān)的細(xì)胞因子，免疫組化表明IL-17在人類突出的椎間盤組織中表達(dá)[36]。

四、展望

根性神經(jīng)痛的發(fā)病機(jī)制極其復(fù)雜，雖然許多學(xué)者支持免疫學(xué)說，但具體免疫機(jī)制仍不清楚，這給椎間盤突出癥的對(duì)因治療帶來困難。椎間盤突出癥非手術(shù)治療目前包括理療，服用非甾體類藥物，神經(jīng)根阻滯，微創(chuàng)介入療法如膠原酶化學(xué)溶解術(shù)、臭氧溶核術(shù)、經(jīng)皮激光椎間盤減壓術(shù)、椎間盤內(nèi)電熱凝纖維環(huán)成形術(shù)等[37]，但臨床上仍存在一些難以克服的弊端。而根性神經(jīng)痛的免疫學(xué)機(jī)制提示我們可以運(yùn)用細(xì)胞因子受體拮抗劑或特異性抗體進(jìn)行免疫治療、重建免疫平衡，這將具有重要的臨床意義。