歐華西 魯齊林

退行性腰椎管狹窄癥是我國中老年人群的常見疾病，纖維性與骨性病理因素是導致腰椎管狹窄且引起腰部神經根和馬尾神經等相關癥狀的主要因素[1]。黃韌帶、椎間盤兩種纖維性因素尤其受研究者關注，其中黃韌帶的特殊解剖結構涉及到腰椎中央椎管、椎間孔和神經根管三因素，因此腰椎黃韌帶肥厚與腰椎管狹窄尤為相關[2]。正常的黃韌帶組織是由少量成纖維細胞和大量細胞外基質組成，肥厚時出現(xiàn)成纖維細胞增殖、分化為分泌膠原的成纖維細胞，彈力纖維降解、膠原纖維增多，增生性膠原纖維紊亂，黃韌帶增厚、彈性下降、脆性增加[3]。腰椎黃韌帶肥厚實質上是結締組織纖維化的病理過程，該纖維化過程中炎癥反應在其中起重要作用[4]。本文就黃韌帶肥厚相關炎癥介質及其作用綜述如下。

1 轉化生長因子-β1

轉化生長因子-β1(TGF-β1)是與腰椎黃韌帶肥厚關系最為密切的因子之一。轉化生長因子-β(TGF-β)是能影響細胞分化和生長過程的超家族，該超家族中包含許多亞型，在其眾多亞型中與黃韌帶肥厚關系最為密切的一種是TGF-β1[5]。TGF-β1是一種多效生物學細胞因子，包括成纖維細胞在內的多種細胞可分泌該因子。反之，TGF-β1也有改變成纖維細胞表型的能力，進而改變成纖維細胞的生長特性并降低成纖維細胞生長過程中的接觸抑制效應，其不僅具有促細胞增殖作用，還有促進細胞外基質合成的效果，因為TGF-β1可促進多種組織肥厚，其與多種纖維化疾病關系密切，TGF-β1已成為黃韌帶肥厚相關因子研究中最為熱門的因子之一[6]。Park等[7]首次報道了TGF-β1在肥厚與正常黃韌帶中的含量差異，并揭示了該因子與腰椎黃韌帶纖維化肥厚之間的關系。后續(xù)研究也證實了該因子在黃韌帶肥厚病理中的作用，鑒于其與黃韌帶密切相關，研究者將黃韌帶內TGF-β1的含量作為評估黃韌帶肥厚進展的特異性指標[8]。TGF-β1促進黃韌帶肥厚的具體機制在于其可誘導成纖維細胞向肌纖維細胞分化，肌成纖維母細胞表達α平滑肌肌動蛋白(αSMA)并通過產生Ⅰ及Ⅲ膠原來促進黃韌帶組織的纖維化[9]。Hur等的研究也得出相似結論且進一步揭示：離體的黃韌帶成纖維細胞，培養(yǎng)中增加TGF-β1的刺激后，呈現(xiàn)出成纖維細胞，明顯分化及αSMA的強陽性表達，培養(yǎng)基中后續(xù)的膠原表達也顯著增多[10]。因此，TGF-β1對黃韌帶肥厚的作用在于促進成纖維細胞的分化增殖及膠原纖維的生成。Takeyuki Saito對黃韌帶內TGF-β1的相關研究顯示其主要來源在于該組織內炎性浸潤的巨噬細胞和黃韌帶成纖維細胞，在體外構建的巨噬細胞耗竭模型中發(fā)現(xiàn)TGF-β1的表達呈現(xiàn)明顯的受抑制現(xiàn)象[11]。關于巨噬細胞在肥厚黃韌帶內大量浸潤的相關誘因主要有以下兩種：早期以脊柱力學因素占主導，腰椎后柱負荷增加，導致黃韌帶微損傷；后續(xù)的炎性反應趨化誘導了巨噬細胞組織內浸潤等[11]。近年來代謝性的因素如瘦素、山梨醇、雌二醇在黃韌帶內造成黃韌帶內的巨噬細胞趨化聚集[12-14]。除巨噬細胞外，免疫組織化學染色實驗揭示成纖維細胞也具有表達TGF-β1的功能，而且在成纖維細胞胞漿及胞核內都有分布[15]。

2 白細胞介素-1β

腰椎黃韌帶中的白細胞介素-1β(IL-1β)主要對黃韌帶的效應細胞產生作用，其次對細胞外的基質變性也具有一定影響。白細胞介素-1(IL-1)是一種由內皮細胞、成纖維細胞、單核細胞等細胞受刺激后產生的炎性因子。IL-1β能與免疫球蛋白超家族受體結合后進一步刺激細胞產生血小板生長因子與集落刺激因子，還能刺激細胞產生其他類炎癥介質來參與免疫應答與組織損傷[16]。成纖維細胞是黃韌帶的效應細胞，IL-1β參與黃韌帶的肥厚病理過程主要是通過影響成纖維細胞數(shù)量及性質來引起黃韌帶的纖維化。具體機制研究方面顯示IL-1β可上調成纖維細胞環(huán)氧合酶-2(COX-2)的表達，誘導前列腺素E2(PGE2)的產生、參與炎癥反應，參與腰椎黃韌帶內微損傷后的瘢痕修復。此外，成纖維細胞可被IL-1β激活產生MMP-13來參與細胞外基質的代謝[17]。人體黃韌帶膠原纖維主要由Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原組成，在離體黃韌帶成纖維細胞的研究中發(fā)現(xiàn)IL-1β刺激成纖維細胞48 h后Ⅰ型膠原mRNA和蛋白表達均高于對照組[4]。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)IL-1β與TNF-α可以通過核易位方式激活MAPK和NF-κB信號通路，促進金屬蛋白酶基因表達，在促進黃韌帶基質變性方面發(fā)揮協(xié)同作用[18]。

3 白細胞介素-6

黃韌帶主要是由成纖維細胞及細胞外基質構成，白細胞介素-6(IL-6)主要影響成纖維細胞的增殖及細胞外基質中膠原纖維的增生。白細胞介素-6(IL-6)可由巨噬細胞、成纖維細胞、B淋巴細胞等細胞分泌產生[19]。IL-6是慢性炎癥中最為常見的炎癥介質之一，結締組織纖維化是一種慢性炎癥，IL-6在該慢性炎癥病理過程中的作用較為顯著[20]。在結締組織中IL-6可通過激活成纖維細胞和增加膠原蛋白表達誘導組織纖維化。黃韌帶肥厚的病理過程是結締組織纖維化的一種。IL-6在該組織內可影響黃韌帶成纖維細胞的增殖、分化及細胞外的基質代謝[21]。在IL-6與人黃韌帶組織關系的研究中，發(fā)現(xiàn)相對于促進成纖維細胞的增殖，IL-6在誘導黃韌帶膠原蛋白過度表達方面的作用更為顯著[22]。過表達的膠原蛋白增加了黃韌帶基質內的膠原纖維構成比，此種蛋白構成的膠原纖維就會失去原始的致密規(guī)律的排列，紊亂錯綜的排列分布纖維逐漸導致黃韌帶基質的性狀改變。Park等[4]的研究揭示了血管生成素樣蛋白2(Angptl2)在這一病理過程中的作用及其與IL-6的關系：Angptl2通過整合素a5b1/NF-κB信號通路促進IL-6的表達，IL-6一方面發(fā)揮促進黃韌帶成纖維細胞的增殖作用，另一方面可上調膠原蛋白的表達。黃韌帶肥厚的病理表現(xiàn)主要在于以下三個方面：1)成纖維細胞的增殖；2)細胞外基質膠原纖維的增生；3)彈力纖維的降解。IL-6主要影響其前兩個方面，第三方面主要受黃韌帶組織內基質金屬蛋白酶的影響。

4 基質金屬蛋白酶

基質金屬蛋白酶(MMPs)對腰椎黃韌帶的影響在于降解基質中的彈力纖維。基質金屬蛋白酶是一類鋅依賴性酶的超家族，其成員有降解或修飾細胞外基質中彈力纖維、微纖維和蛋白多糖等成分的作用[23]。腰椎黃韌帶肥厚的病理改變中，基質金屬蛋白酶對彈力纖維的降解過程起主要作用[24]。黃韌帶的彈力纖維核心區(qū)存在有許多微纖維，其在彈力纖維的結構中的地位較為特殊。彈力纖維形成過程中，微纖維與彈力蛋白形成中心核結構并相互鉚合形成“支架”，該支架引導彈力纖維，隨其分布形成規(guī)律且較為緊密的排列。黃韌帶肥厚發(fā)生時內部彈力纖維發(fā)生改變，最顯著的特點在于中心核結構的破壞及微纖維的減少。中心核結構的代謝周期非常緩慢，因此彈力纖維結構的重建或重塑較為困難[25]。MMPs可導致彈力纖維丟失、瘢痕重建與黃韌帶的肥厚密切相關，其中MMP-13的作用最為顯著，其能降解彈力纖維中的中心核、微纖維且阻止彈力纖維的再生，進而影響了黃韌帶的結構重塑[26]。除MMP-13外，該病理過程還涉及到基質金屬蛋白酶家族的其他成員，MMP2和MMP9被證實同樣擁有降解彈力纖維的能力，而且MMP-13在此過程中可與MMP2和MMP9發(fā)揮協(xié)同作用。Bum-Joon-Kim等在人黃韌帶的體外實驗研究中發(fā)現(xiàn)MMP-13可以通過正反饋促進MMP2和MMP9的表達，共同促進降解黃韌帶彈力纖維的作用[18]。2型糖尿病患者體內高糖代謝相關的炎癥環(huán)境下成纖維細胞、血管內皮細胞等受到刺激使得MMP-13高表達，使得該人群黃韌帶中彈力纖維的降解更加明顯，目前2型糖尿病被認為是黃韌帶肥厚的高危因素[27]。

5 腫瘤壞死因子α

腫瘤壞死因子-α(TNF-α)對黃韌帶肥厚的影響主要在于黃韌帶基質中的膠原纖維代謝。TNF-α是一種主要由活化的巨噬細胞分泌的多效炎癥因子。TNF-α是炎癥級聯(lián)反應的始動因子，亦是炎癥反應過程的關鍵性因子，該因子在炎癥部位的含量水平反應著炎癥的嚴重程度[19]。近年來，TNF-α參與的炎癥反應與黃韌帶肥厚的關系備受關注。研究發(fā)現(xiàn)腰椎肥厚黃韌帶內的TNF-α含量與巨噬細胞遷移抑制因子(MIF)的作用存在直接或間接的關系：一方面MIF是TNF-α的上游因子，其可直接促進TNF-α在成纖維細胞及基質中的表達；另一方面，MIF可抑制組織內巨噬細胞的游走，聚集巨噬細胞的浸潤，進而間接增加TNF-α的表達量[28]。除此之外，一些金屬蛋白酶是TNF-α的下游因子[29]。TNF-α通過正反饋作用促進下游金屬蛋白酶的表達，進一步加重黃韌帶基質內彈力蛋白的降解，共同作用于黃韌帶的肥厚。研究表明結締組織中TNF-α被抑制后，可阻礙組織纖維化的進程[18]。黃韌帶的膠原纖維主要由I型膠原與Ⅲ型膠原構成，前文所述IL-1β能促進I型膠原的表達；TNF-α可促進成纖維細胞Ⅲ型膠原的表達。因此，在多種因素引起的黃韌帶炎癥反應中，TNF-α對黃韌帶肥厚的影響主要在黃韌帶的基質部分。

6 巨噬細胞移動抑制因子

巨噬細胞移動抑制因子(MIF)是一種激活T細胞表達的可溶性多效因子，其可能是腰椎黃韌帶炎性肥厚的重要因素。除了激活T細胞外，成纖維細胞、巨噬細胞、胰島β細胞和樹突狀細胞等也能分泌此種蛋白[30]。MIF具有抑制巨噬細胞的遷移，引起巨噬細胞在組織局部聚集的特性。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)MIF對成纖維細胞的增殖有明顯影響[31]。CD74和CXCR 2.4是公認的MIF細胞膜表面受體，其中CD74與MIF結合對下游的信號轉導作用最為顯著，最具代表性的是激活PI3K/Akt信號通路進以促進細胞增殖，抑制細胞凋亡；CXCR2和MIF可促進下游炎癥反應，CXCR4與之結合后會表現(xiàn)出炎癥趨化作用[32-33]。因此MIF可以直接或間接地起到促炎和趨化作用，使得其參與的炎癥反應呈現(xiàn)“放大效應”。另外，MIF本身也是一種生長因子，因此MIF還具有明顯的促進細胞增殖的作用。黃韌帶肥厚是結締組織纖維化的過程，MIF是上述黃韌帶纖維化相關因子如TGF-β1、金屬蛋白酶、IL-1β等的上游因子[17，31，34]。魯齊林團隊通過對肥厚黃韌帶中MIF含量的研究驗證人黃韌帶內不僅含有MIF，而且2型糖尿病群體黃韌帶內具有更高的表達，且MIF含量與黃韌帶厚度顯著正相關，為研究MIF與黃韌帶肥厚的炎癥關系提供了新的思路[35]。因此，MIF不僅可能直接促進黃韌帶的退變，還可能通過提高黃韌帶纖維化因子的表達，進而發(fā)揮多種因子的“網絡”協(xié)同作用。

7 展望

腰椎黃韌帶是厚度小于4 mm的結締組織，其解剖結構決定黃韌帶肥厚是腰椎管狹窄的重要病理因素。不論是力學因素還是代謝性物質聚集介導生化損傷，炎癥反應是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。因此，MIF、TNF-α、IL-6、IL-1β、MMP-13和TGF-β1等諸項纖維化炎癥介質，可單獨作用于腰椎黃韌帶的肥厚，其間還存在交互作用。MIF是一種多效因子，不僅具有促炎作用，而且還可發(fā)揮趨化效能，使得MIF參與的炎癥反應呈現(xiàn)出“放大效應”。此外，MIF是諸多炎性介質的上游因子。因此，腰椎黃韌帶肥厚是多種炎癥介質參與的結締組織纖維化過程，MIF在其中的作用舉足輕重，值得進一步研究。