IL-1、IL-6在腰椎间突出盘中的表达及临床研究

丁国良，李秀英，吕沐昕△，李秀英

（1.内蒙古科技大学包头医学院第二附属医院骨科，内蒙古包头014030；2.内蒙古包头市第四医院病案室 014030）

腰椎间盘突出症是由于间盘变性，纤维环破裂，髓核突出刺激或压迫神经根、马尾神经所表现出的以腰腿疼痛，间歇性跛行为主要症状的临床综合征。腰间盘退变是腰椎间盘突出症的病理基础，其中，髓核的退变最为明显［1－2］。近10年来分子生物学和分子免疫学对细胞因子和炎症因子研究表明在退变的间盘组织中能产生炎性介质，炎性介质已被公认为是导致间盘退变的主要因素之一，IL-1、IL-6被公认为是与间盘退变相关的最重要的炎性细胞因子之一，可刺激炎症细胞的聚集、激活和炎症递质的释放［3］。探讨IL-1、IL-6在突出的间盘中的表达情况，以及他们与间盘突出程度之间的关系，对于揭示二者在间盘突出过程中所起的作用具有一定的意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2012年3月至2013年9月在本院接受手术治疗的腰椎间盘突出症患者30例（观察组）。其中，男19例，女11例；年龄25～56岁，平均（41.32±7.24）岁。病程3～10年。椎间盘节段：L3～4 2例，L4～5 17例，L5～S1 11例。结合X线片表现与临床所见，按间盘突出的程度分为3组：膨出型组8例，突出型组13例，游离型组9例。2012年3月至2013年9月在本院因外伤致腰椎骨折手术的患者20例（对照组），其中，男12例，女8例，年龄27～58岁，平均（42.35±6.49）岁。椎间盘节段：L1～2有6例，有L2～3有8例，L3～4有6例。纳入标准：伤前无腰椎间盘突出症的典型临床表现及椎管手术病史和相关的免疫系统疾病；术前检查证实不存在与实验相关的免疫系统疾病和急慢性感染病史；腰椎正侧位X线片和CT扫描均未发现腰椎间盘突出，术中腰椎骨折处无间盘突出等肉眼所见的病理表现。实验设备为德国Hermle及芬兰Labsystems公司，IL-l、IL-6ELISA 试剂盒购自美国 Endogen公司，其余试剂均为进口分装。

1.2 方法 实验组患者全身麻醉后经腰椎后路实行髓核摘除术，根据术中表现，对突出椎间盘按以下类型分别处理：（1）膨出型，取突入椎管与神经根接触部分；（2）突出型，取突破纤维环、后纵韧带与神经根接触部分及肉眼分辨存在退变部分；（3）游离型，取游离到椎管内部分及肉眼分辨明显存在退变部分。术中切取病变椎间盘的髓核组织为标本。对照组患者全身麻醉后经前路或后路手术，腰椎骨折患者于骨折椎体间盘部位吸取少许椎间盘的髓核组织为标本。

1.2.1 检测方法 每位患者标本均分成两份，第一份制成石蜡切片行HE染色、免疫组化法；第二份进行ELISA检测。术中取出的第一份髓核组织用磷酸盐缓冲液（PBS，0.1mol／L，pH＝7）反复冲洗净沾染的血液等，编号后置于－20℃冰箱保存。待标本统一收集后风干，称质量，超声粉碎后每100mg组织加1.00mL PBS，冰浴下以玻璃匀浆器手动匀浆，以5 000r／min的速率离心30min，取上清液进行实验测定。第二份标本采用ELISA法检测，检测方法如下：（1）包被，用包被液稀释包被用HBsAg至所需要量，每孔加0.10mL，置于4℃24h，用蒸馏水洗1次，每次均需要注满各孔；（2）封闭，用封闭液封闭，每孔加0.20mL；（3）加样，每块板均设阳性对照、阴性对照和空白对照50.00mL，加入酶标抗体，混匀后，盖封板纸；（4）孵育，置于37℃30min；（5）洗涤，用洗涤液洗5次；（6）显色，每孔加底物0.1mL，37℃，10min；（7）终止，每孔加2mol／L硫酸0.05mL终止反应。

1.3 统计学处理 采用SPSS 13.0统计软件进行分析。计量资料以±s表示，临床资料符合正态分布，则采用配对检验；若临床资料不符合正态分布，则采用非参数检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 免疫组织化学结果 镜下可见IL-1及IL-6表达阳性细胞在突出腰椎间盘周围的炎性肉芽组织中表达最强，见图1、2。

图1 IL-1的表达情况

图2 IL-6的表达情况

观察组中，30例患者共有19例腰间盘组织中IL-1阳性表达，阳性率为63.33%。其中，膨出型组中阳性表达3例，突出组中阳性表达8例，游离组中阳性表达8例。对照组中20例患者1例阳性表达，阳性率为5.00%。观察组与对照组IL－1阳性率比较，差异有统计学意义（χ2＝15.41，P＜0.01）。游离组与膨出组IL-1阳性率比较，差异有统计学意义（P＜0.05），见图3。

图3 IL-1在不同类型腰椎间盘组织中的表达

观察组中，30例突出腰椎间盘组织中IL-6表达阳性有16例，阳性率53.33%。其中，膨出型阳性表达2例，突出型阳性表达7例，游离型7例。对照组中20例患者无阳性表达细胞。观察组与对照组IL-6阳性率比较，差异有统计学意义（χ2＝15.68，P＜0.01）。游离型与膨出型IL-6阳性率比较，表达差异有统计学意义（P＜0.05），见图4。

图4 IL-6在不同类型腰椎间盘组织中的表达

2.2 ELISA法检测结果 两组髓核中IL-1、IL-6水平比较，差异有统计学意义（P＜0.01），见表1。对不同类型髓核中IL-1水平进行比较，突出型与膨出型比较，t＝11.10，P＜0.01；游离型与膨出型比较，t＝12.84，P＜0.01；游离型与突出型比较，t＝4.44，P＜0.01，对不同类型髓核中IL-6水平进行比较，突出型与膨出型比较，t＝4.57，P＜0.01；游离型与膨出型比较，t＝11.96，P＜0.01；游离型与突出型比较，t＝9.26，P＜0.01，见表2。

表1 两组髓核中IL-1、IL-6水平比较（±s，pg／mL）

表1 两组髓核中IL-1、IL-6水平比较（±s，pg／mL）

组别 n IL-1 IL-6观察组30 13.93±1.09 32.26±9.63对照组20 3.12±0.23 5.30±1.87

表2 不同突出类型髓核中IL-1水平比较（±s，pg／mL）

表2 不同突出类型髓核中IL-1水平比较（±s，pg／mL）

＊：P＜0.01，与膨出型比较；△：P＜0.01，与突出型比较。

类型 n IL-1 IL-6膨出型8 9.27±0.68 11.36±3.25突出型 13 14.31±1.16＊ 24.42±7.61＊游离型 9 16.86±1.54＊△ 62.16±11.58＊△

3 讨 论

3.1 间盘突出致痛的机制 目前，大多数学者认为，椎间盘源性下腰痛产生的机制有3种：（1）机械压迫。突出的椎间盘对神经根产生压迫，使其静脉回流受阻，毛细血管血流减少，影响神经根的营养，进一步增加水肿，从而增加了神经根对疼痛的敏感性。（2）炎性反应。在手术中常可发现神经根炎性充血水肿。原因在于破裂的椎间盘会释放出许多化学刺激性物质，导致受累的神经根或脊神经节发生炎性反应。此时神经根对疼痛敏感度增加，即使没有突出髓核的直接压迫，也会出现腰腿痛的症状。（3）神经体液。椎间盘纤维环、后纵韧带、关节囊部位富含神经肽。损伤时神经肽类物质释放，可直接刺激周围的感受器引发疼痛［4］。

3.2 炎性因子 炎症因子是由细胞、体液产生的参与炎性反应的一类物质，研究发现炎性细胞因子在椎间盘退变（IVDD）中可能发挥着重要的作用，主要包括椎间盘基质的合成与分解、炎性反应和椎间盘细胞凋亡等方面的作用［5］。现已发现IL、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和集落刺激因子（CSF）等炎性细胞因子。其中，IL家族是一类重要的炎性因子，而IL-1、IL-6被公认为是与椎间盘退行性变相关的最重要炎性因子［6－7］。

3.2.1 IL-1 IL-1在椎间盘退变过程中的作用是多环节的，IL-1因子的主要作用是控制促炎性反应对组织的损伤，可通过病原体相关分子模式或者危害相关分子模式使受损害的细胞释放出来。国外学者研究表明，IL-1在软骨基质中的新陈代谢中起重要作用，IL-1可抑制金属蛋白酶组织抑制剂的合成，并通过干扰椎间盘基质的合成而加重椎间盘的退行性变［8］。IL-1还可以刺激单核细胞分泌碱性成纤维细胞生长因子（bFGF），后者是内皮细胞和成纤维细胞的有丝分裂原，从而间接影响突出间盘组织新生血管的形成和纤维化过程［9］。IL-1本身可能是一种强有力的致痛物质。IL-1β致痛效率是IL-1α的3 000倍［10］。有研究表明，IL-1可促进磷脂 A2（PLA2）的激活，而PLA2是炎性反应的关键酶，可促进前列腺素、白三烯、血栓素、血小板活化因子等重要炎性介质的分泌，且PLA2通过酶解细胞膜磷脂可直接造成细胞膜损害［11］。

3.2.2 IL-6 IL-6作为重要的炎性介质，在类风湿性骨关节病及骨关节炎中发挥重要作用，它已被认为是引起关节破坏和炎症发生的重要介质。IL-6可能通过影响椎间盘基质降解酶的抑制酶而发挥作用。基质降解酶能改变椎间盘基质内蛋白多糖、胶原和弹性蛋白等生物大分子的结构、功能、水平及类型，削弱了纤维环的保护作用，使髓核易从薄弱的纤维环处突出［12］。

本实验研究结果显示，观察组中30例髓核标本IL-1和IL-6阳性率分别为63.33%和53.33%，与对照组比较差异有统计学意义（P＜0.01）。ELISA法检测观察组IL-1和IL-6水平分别为（13.93±1.09）pg／mL、（32.26±9.63）pg／mL，与对照组比较差异有统计学意义（P＜0.01），且不同类型髓核中IL-1和IL-6水平差异有统计学意义（P＜0.01）；实验结果说明突出型髓核组织中的IL-1、IL-6水平明显升高，且IL-1、IL-6水平随着间盘退变程度的加重逐渐升高，即表现为游离型大于突出型大于膨出型。

本研究成果在临床工作中有多方面的指导意义，今后在治疗腰椎间盘突出的患者时，不要片面地认为腰腿痛症状只来源于机械压迫，炎性因子的刺激同样很重要，可以在制订治疗方案时充分考虑到这一点，是否手术应综合考虑，手术后用药治疗因想到使用抑制炎性因子分泌的药物，长期随访的患者是否可以检测血清IL-1、IL-6水平。笔者在健康体检方面是否可以细化到细胞水平，是否可以早期筛查一些腰椎间盘突出的高危人群，以期达到预防为主，治疗为辅的目的，这些都是值得考虑的问题。本实验使笔者加深了对椎间盘疾病病理生理机制的认识，对提前干预椎间盘退变，缓解椎间盘疾病引起的神经根痛方面有着积极的意义。

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