针刀治疗膝骨关节炎力学信号传导机制探讨*

金晓飞，郭长青，刘福水

(1.北京中医药大学针灸推拿学院，北京 100029;2.山西中医学院针灸推拿系，太原 030024;3.江西中医学院，南昌 330004)

针刀治疗膝骨关节炎力学信号传导机制探讨*

金晓飞1、2，郭长青1△，刘福水1、3

(1.北京中医药大学针灸推拿学院，北京 100029;2.山西中医学院针灸推拿系，太原 030024;3.江西中医学院，南昌 330004)

膝骨关节炎是临床危害较大的疾病，针刀治疗有一定优势。本文从针刀疗法力学平衡理论和经筋“束骨利关节”的作用入手，分析韧带力学变化在膝骨关节炎中的重要作用;并从韧带力学变化引起关节软骨细胞力学信号传导，最终调控细胞内部基因表达，一步步分析针刀治疗膝骨关节炎的力学信号传导机制，为针刀基础研究、膝部经筋理论和膝骨关节炎提供理论依据。

针刀;膝骨关节炎;经筋;力学平衡;信号传导

骨关节炎(osteoarthritis，OA)患者人数众多，且不断增加。有资料表明［1］，60岁以上的人群中患病率可达50%，75岁的人群则高达80%，该病的致残率可高达53%。OA好发于负重大、活动多的关节，其中膝关节是最常被累及的，因此对膝骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)的研究就成为国内外相关学者的关注重点。临床资料表明，应用针刀治疗KOA有一定的优势，但对其治疗机理缺乏系统阐述。本文主要从中医经筋理论出发，结合针刀医学对KOA的认识，以韧带力学为着眼点，探讨经筋和韧带力学的关系及力学信号传导机制，为针刀治疗KOA提供理论基础。

1 针刀治疗KOA优势在于对力学平衡调整

针刀疗法是在中医理论指导下，借鉴外科手术原理，以针刀治疗为主要治疗手段的医学新学科。针刀理论认为，关节周围软组织痉挛、挛缩长期得不到纠正，造成的膝关节力学平衡失调是KOA的根本病因。应用针刀在膝关节周围软组织局部病变处进行有针对性的剥离黏连，可以有效地恢复膝关节的力学平衡，同时还可使局部受压的血管、神经末梢得以恢复，促进组织的修复。在前期临床研究中发现，针刀和电针均可减轻KOA患者膝关节周围的压痛，但针刀的远期疗效优于电针［2］。实验研究中也发现，在软骨、外周血生化和中枢镇痛物质等方面，针刀与电针相比并无优势，但从不同治疗时期的痛阈变化来看，针刀的痛阈提高幅度优于电针。因此可以认为，针刀除了针灸的镇痛作用以外，还可以通过松解膝关节周围韧带、肌肉的痉挛，调节膝关节的力学平衡，从而解除疼痛的局部诱因，对疼痛起到进一步的抑制作用。

2 力学平衡理论是经筋理论的继承和发扬

“膝为筋之府”，根据中医骨伤科文献提出的“骨正筋柔”、“筋骨并重”等概念，KOA的治疗以筋骨兼治为基本原则，正所谓“病在筋，调之筋;病在骨，调之骨”(《素问·调经论》)。有学者认为，经筋是人体软组织形态的高度概括，主要包含肌肉、肌腱、筋膜、韧带、关节囊、滑膜等系统内容。肌肉收缩产生的力沿着经筋分布路线传导，力通过筋作用于骨，经筋影响着力在关节转输的顺畅与否［3、4］。急、慢性损伤性应力造成膝关节周围软组织即经筋损伤，引起劳损点黏连进而引发软骨退变、关节囊肥厚、骨赘增生等病变，因“伤筋而损骨”，并形成二者之间的恶性循环，破坏了膝关节的力学平衡。也就是改变了经筋“束骨而利关节”的作用，使膝关节出现力学平衡失调，关节软骨的形态功能发生退变，最终导致OA的发生。因此，膝部经筋的力学因素在KOA的发病中起着非常重要的作用。针刀就是在膝关节周围病变软组织局部进行治疗，通过矫正“伤筋”而“正骨”。

3 韧带力学变化在关节软骨退变中起重要作用

在膝关节的运动过程中韧带和肌肉主要承受张力，而韧带作为力的承受和传递组织，其应力和应变的改变对膝关节的作用正日益受到广大学者的关注。从针刀治疗KOA的临床研究来看，多选用韧带周边的压痛点和条索状物做为进针点，通过局部松解恢复关节力学平衡，所以韧带在KOA的治疗和发病中起着非常重要的作用。在韧带损伤与KOA的关系中，Weiss JA、陈游、王健等［5～7］发现，韧带断裂后软骨损伤发生率明显增高，损伤程度随病程延长而加重，而韧带的修复可减缓软骨的退变，并减少软骨细胞的凋亡。Jung HJ［8］认为，韧带是骨与骨之间传递力的软组织，属典型的黏弹性材料，具有拉伸和黏弹性的生物力学特性，该特性会受到关节制动的影响，而解除制动和运动锻炼会逆转这种不良影响。连志强等［9］用数学建模的方式对膝关节韧带力学的相互关系作了研究，发现韧带之间力学改变相互影响，提示应注重不同韧带彼此的力学影响。KOA的发病与关节面的应力分布不均匀而过分集中有关。以髌骨关节生物力学关系紊乱为例，其主要表现为髌外侧支持带紧张挛缩或内侧支持带松弛所致的髌骨外倾、外移或半脱位，结构异常使得髌骨关节外侧应力过度集中而发生软骨磨损，内侧由于缺乏应力刺激而出现软骨退变，最终形成髌骨关节OA［10］。由此可知，膝部韧带的力学变化在关节软骨的退变中也起着十分重要的作用。通过对关节力学平衡的调整，力学信号在多种因素的共同作用下调控细胞内部基因表达，起到改善软骨退化的作用。

4 外周力学改变通过力学信号传导发挥治疗作用

软骨细胞对力学变化非常敏感，即使3Pa的力学刺激也能在30s～2min之内改变软骨细胞的形状和基因表达［11］。正常软骨中基质含量高(约70%)、无血管和神经，这些生理特征决定了软骨细胞与基质之间的作用在力学信号传导过程中发挥至关重要的作用。目前国内外学者认为，力学信号传导通路主要有 Ca2+通道、细胞因子、一氧化氮(NO)、整合素、丝裂霉素激活的蛋白激酶(MAPK)途径等，其中整合素可能起着比较关键的作用。整合素是位于细胞膜的一族糖蛋白分子，包括α和β 2个亚单位，整合素不仅将细胞与细胞外基质、细胞与细胞连接起来，更重要的是在细胞内外的信号传导中发挥重要作用［12、13］。在众多介导软骨细胞与细胞外基质黏附的分子中，整合素β1超家族成员的作用尤为突出，已发现多条力学信号传导通路都与整合素 β1 相关［14、15］。Hu 等［16］利用一个三维磁力的扭曲装置，将物理牵张力直接作用于内皮细胞的整合素β1，结果出现了有效的跨膜力传递，为外力跨膜传递的研究提供了一个简单而有效的方法。细胞通过其表面的整合素受体即时响应机械应力，以张力整合的形式将响应的力信号有选择地转换到细胞和核内的不同部件上，实现力化学转换［17、18］。整合素不仅可直接作用于细胞外基质蛋白，还能与细胞表面其他膜分子或细胞因子如 IL-1、IL-6、IL-4、TNF-α、TGF-β等受体协调调控力学信号传导，将信号整合入细胞，调节细胞应答。其中IL-4又被称为软骨保护因子。在正常软骨中软骨细胞感受力学信号后是通过IL-4环路来抑制力学刺激下软骨细胞膜的超极化作用，而促进聚集蛋白聚糖mRNA水平的上调，基质金属蛋白酶3 mRNA(MMP-3mRNA)水平的下调［19、20］。同时 IL-4具有分泌作用，诱导细胞膜超极化，使软骨蛋白聚糖含量增加，MMP-3含量降低。NO是一种多功能的生物信息分子，剪切力能够诱使软骨细胞释放 NO，随着剪切力的增加以及作用时间的延长，NO的量增加;当NO合成抑制剂存在的时候，不但软骨细胞的NO释放减少，应力刺激的反应性蛋白多糖的合成也同样减少。MAPK是白介素受体后化学信号传递途径中的重要组分。有研究表明，整合素及MAPK在力学信号及软骨细胞传递的过程中也起到重要的作用［21］。可见，在力学信号的传导中，整合素和各种细胞因子共同起着非常关键的作用。

综上所述，关节力学平衡失调是KOA发病机制中的重要环节，而韧带力学的异常改变有可能是关节力学平衡失调的原因或结果之一，因此对韧带力学进行调节以改变关节力学平衡失调可能是干预KOA的有效途径。针刀治疗KOA恰恰在于对张力异常增高的膝关节韧带进行松解。韧带一旦得到松解，KOA发病机制的恶性循环就可以被打破，即通过疏筋利节，恢复了经筋“束骨利关节”的功能。同时，关节力学平衡的改善，通过软骨细胞的力学信号传导，调控细胞内基因表达，最终导致关节软骨自身的修复。

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Brief Talking about Mechanism of Mechanics'Signal Transduction of Knee Osteoarthritis Treated by Acupotome

JIN Xiao-fei1，2，GUO Chang-qing1，LIU Fu-shui1，3(1.Beijing University of Chinese Medicine，Acupuncture and Moxibustion School，Beijing100029，China;
2.Shanxi University of Traditional Chinese Medicine，Taiyuan，Shanxi，030024，China;3.Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine，Nanchang，Jiangxi，330004，China)

Acupotome can treat knee osteoarthritis(KOA)which have major hazard in clinical and superiors to other methods．This article analyzes the change of ligament's machanics in KOA according to equilibrium of mechanics and“shu bone and benefit to joint”of the twelve meridian sinews．This article also analyzes mechanism that the change of ligament's machanics cause mechanics'signal transduction and further control gene expression in chondrocyte．These analysis will offer one neoteric way for the basic researcher of acupotome，the twelve meridian sinews and the treatment of KOA．

acupotome;knee osteoarthritis;twelve meridian sinews;equilibrium of mechanics;signal transduction

R245．9+9

B

1006-3250(2011)12-1363-02

国家自然科学基金资助项目(81173333);北京中医药大学自主选题资助项目(2009JYBZZ-XS054)

2011-08-26

金晓飞(1974-)，男，山西夏县人，讲师，医学硕士，在读博士，从事针刀基础与临床研究。

△通讯作者:郭长青(1959-)，男，北京人，教授，医学硕士，从事针刀基础与临床研究。