血清炎症因子与膝骨关节炎及中医证型的相关性研究进展※

薛 艳 丁道芳 胡鸿扬 郑昱新 曹月龙

(上海中医药大学附属曙光医院骨关节科，上海 201203)

血清炎症因子与膝骨关节炎及中医证型的相关性研究进展※

薛 艳 丁道芳 胡鸿扬 郑昱新 曹月龙△

(上海中医药大学附属曙光医院骨关节科，上海 201203)

膝骨关节炎(KOA)是一种中老年常见病，血清炎症因子在其炎性进展中发挥着重要作用。其中最为主要的炎症因子白细胞介素1(IL-1)、IL-6及肿瘤坏死因子α(TNF-α)的浓度在患者血清中均较常人明显升高，且三者除了有强大的促炎症作用外，还可通过不同机制介导软骨细胞发生变性、退化。在对不同KOA中医分型的研究中，IL-1、IL-6的血清浓度在瘀血阻滞型中最高，而TNF-α的浓度水平则在阳虚寒凝型及风寒湿痹型中较高。

骨关节炎,膝；白细胞介素类；肿瘤坏死因子α；辨证分型；综述

膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)是损害人类膝关节健康的最常见疾病之一,是一种慢性、进行性关节病，且好发于中老年[1]。根据国内流行病学研究，KOA在40岁即开始出现发病率的上升，60～70岁时可达到高峰，KOA的发病率随年龄增长而呈正相关，越来越影响中老年人的健康和生活质量。随着社会老龄化，KOA的发病率也逐年攀高，65岁及以上的老年人发病率已高达75%[2]。目前，KOA发病机制尚未完全清楚，可由劳损、体质量、年龄增长、创伤、饮食等诸多因素引起，以关节软骨骨质增生、变性及破坏为特征，临床可表现为膝关节疼痛、僵硬、畸形、活动受限或关节内游离体形成[3]。在病理上可有软骨的退化、磨损以及丧失的表现，软骨下骨囊性变及硬化，而后关节边缘可出现唇样增生及滑膜不同程度的炎症病变[4]。KOA并不是单纯的退行性疾病，KOA的病理过程，是一系列炎症反应及代谢因子导致膝关节软骨损伤和疼痛的过程。兹将炎症因子在KOA发病过程中的作用机制及与中医证型的相关性综述如下。

1 KOA血清中主要炎症因子

KOA作为一种膝关节软骨的常见疾病，主要病因为生物、机械等因素所致，由于其病理过程太过复杂，其中很多环节尚未明了。有研究者发现膝关节功能的丧失与血清及组织中高浓度促炎性细胞因子有关[5]。正常情况下，关节软骨细胞的凋亡和增殖以及细胞外基质降解和合成处于一种动态平衡，从而保持关节软骨结构和功能的稳定。这种动态平衡是由多种细胞因子参与和完成的。细胞因子参与骨代谢可分为3大类：分解代谢的细胞因子有白细胞介素1(IL-1)、IL-6、IL-17、IL-18、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等；抑制代谢的细胞因子有IL-4、IL-10、IL-11、IL-13、干扰素γ(IFN-γ)；合成代谢的细胞因子有转化生长因子β(TGF-β)、成纤维细胞生长因子(FGF)、胰岛素样生长因子(IGF)、骨形态发生蛋白(BMP)等[6]。有研究提示炎症因子IL-1、IL-6、TNF-α在KOA的炎性进展中发挥重要作用[7]。

1.1 IL-1 IL-1是具有广泛生物学活性的细胞因子，是主要的促炎因子，在KOA发病过程中起着非常关键的作用，是能引起软骨细胞功能衰退的细胞因子之一[8]。IL-1家族主要包括IL-1α、IL-1β、IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)、IL-18等至少十几个成员。IL-1α和IL-1β具有同样的致炎性能，但以IL-1β为主。有实验研究表明关节内注射IL-1β可导致关节软骨表面发生成纤维化改变及骨糜烂，同时发现关节腔内注射重组IL-1β可诱导典型的关节炎改变[9]。

1.2 IL-6 IL-6具有典型的多能性，可在IL-1、TNF-α诱导下由单核吞噬细胞产生。IL-6的来源非常丰富，如软骨细胞、巨噬细胞、破骨细胞等，是一种具有多种生物学活性的细胞因子。此外，损伤也可以刺激IL-6的生成，IL-6可以通过自分泌形式作用于软骨细胞，从而阻碍软骨细胞的正常增殖，还会增加滑膜组织的炎症细胞，从而造成KOA[10]。

1.3 TNF-α TNF-α主要来源于纤维母细胞、巨噬细胞、软骨细胞等，可介导软骨基质降解，是调节KOA疾病进程的重要炎症介质，它与IL-1共同参与促进软骨的吸收。TNF-α可促进前列腺素释放蛋白酶活性和胶原酶的产生，致软骨细胞产生过氧化反应，从而加速骨、软骨的破坏[11]。此外，TNF-α还能促进成纤维细胞释放黏附分子，参与对软骨细胞的破坏[12]。

2 血清炎症因子与KOA进展的相关性研究

2.1 IL-1与KOA KOA患者血清和关节液中IL-1含量显著升高。另有研究表明，IL-1的含量与病情的进展成正相关，IL-1在关节液中水平变化趋势与血清中保持一致[13]。KOA软骨细胞不仅表达IL-1，同时高表达IL-1受体家族中Ⅰ型白细胞介素1受体(IL-1RI)，增强了软骨细胞对IL-1的敏感性，从而导致软骨细胞发生退化变性。IL-1对基质金属蛋白酶(MMPs)的异常调控也是导致软骨基质破坏的主要途径之一。目前在MMPs分型中，大多数研究人员认为MMP-1、MMP-3、MMP-13在KOA发生发展中相较其他型蛋白酶有更为重要的作用[14]。有研究报道IL-1β可增强MMP-3、MMP-13的mRNA基因在软骨细胞的表达，会抑制Ⅱ型胶原及蛋白聚糖的表达，从而引起关节软骨的降解破坏[15]。由于IL-1同时对软骨基质、软骨细胞及滑膜产生不同程度的影响，从而导致KOA软骨被破坏。黄金刚等[16]研究发现IL-1β能诱导软骨细胞在短期内高表达降解软骨基质的酶，通过酶的作用，直接降解软骨细胞外基质。IL-1可通过刺激软骨细胞增加促细胞凋亡因子的数量，从而损害软骨组织DNA，另外IL-1还有强大的促炎症作用，可促进软骨细胞和滑膜细胞产生前列腺素E2(PGE2)及其他炎性介质，PGE2又可与IL-1相互作用，加速软骨分解[17]。因此，随着对KOA研究的深入，许多临床试验研究开始将IL-1作为治疗骨关节炎的靶点，试图为KOA的临床治疗提供更多新的方法。

2.2 IL-6与KOA IL-6是由纤维母细胞、巨噬细胞、破骨细胞及软骨细胞合成分泌的细胞因子，正常软骨细胞自身即可产生少量IL-6，但是IL-6水平偏高却是KOA的危险因素之一。IL-6会对软骨细胞增殖、软骨损伤的反应性和增强关节炎症反应产生影响，其生理及病理机制表现为IL-6可使软骨及软骨下骨结构发生改变，并刺激软骨细胞的增殖，最终形成骨赘。郭静等[18]研究发现IL-6在KOA患者的软骨与滑膜中呈高表达，它作为一种多功能细胞因子在KOA免疫和炎症反应、软骨破坏及软骨下骨重建中均发挥了重要作用。熊涛等[19]研究发现，KOA患者IL-6水平明显高于健康人群，且IL-6水平随着病情的进展而上升，至病情的中期达到最高峰，而当KOA发展到晚期时，随着软骨细胞代谢能力下降，IL-6的水平则有下降趋势。Neidel等[20]研究表明，KOA患者关节液中IL-6与胶原酶的浓度呈正相关，而胶原酶是导致软骨基质破坏的主要酶类之一。因此，IL-6在KOA的进展中起着很大的作用。任海亮等[5]研究结果显示，KOA患者关节滑液中除IL-1β外，IL-6浓度也明显偏高，且通过相关性分析提示，二者含量与KOA的病程密切相关，也许在未来治疗KOA患者的过程中，在将IL-1β作为靶点的同时，还可以考虑阻断IL-6的信号通路，从而改善患者的症状。

2.3 TNF-α与KOA TNF-α会降解软骨基质，对关节软骨进行破坏，同时又可诱导软骨细胞产生其他炎症介质，如IL-8、IL-6，还可以促进滑膜成纤维细胞的增生，而滑膜成纤维细胞在一定情况下又可促进软骨降解，因此，TNF-α也是KOA发病的重要炎症介质之一。研究表明在KOA患者血清及关节液中TNF-α水平明显高于正常人群，且关节液中TNF-α水平与KOA病变程度呈正相关[19]。有研究显示TNF-α基因的多态性与关节滑膜炎性改变及增生有一定的相关性[21]。TNF-α刺激滑膜周围血管，从而引起滑膜腺体萎缩，可间接导致KOA的病变。张俊峰等[22]采用免疫组织化学方法检测滑膜中TNF-α的研究结果显示，随滑膜TNF-α积分吸光度值增加,KOA退变逐渐加重，证明TNF-α是增加MMPs及纤维蛋白溶酶原激活物活性，降解软骨细胞，引起KOA的重要细胞因子，且滑膜细胞释放的炎症介质可刺激滑膜成纤维细胞增殖，增加胶原酶和溶质素分泌，促进滑膜细胞黏附分子的表达，造成关节软骨微环境紊乱，促进关节软骨的破坏。TNF-α可激活多形核细胞，刺激滑膜细胞PGE2产生，增加骨、软骨的破坏[23]。

3 炎症因子与中医证型相关性研究进展

在中医学中虽无KOA这一病名，但据其临床表现可归属于中医学骨痹范畴。《灵枢·刺节真邪》曰：“骨痹，关节疼痛不用，关节拘挛，步履艰难，骨节沉重，活动不利。”有研究者归纳所查阅的中医医籍文献所论述KOA的病因病机后发现，大致分为正虚与邪实两端[24]。庞坚等[25]在总结KOA病因病机时，也指出本病是“本痿标痹、痹痿并存”，此观点同样体现了KOA“本虚标实”这一本质的病机特点。

从现代中医医籍文献证型进行统计分析以及期刊文献证型单频数统计分析结果发现肝肾亏虚、寒湿阻滞、瘀血阻滞的出现频率最高，说明大多数研究者将这3个证型认为是KOA常见中医证型[26]。而《中药新药临床研究指导原则(试行)》[27]则将KOA分为三大证型：肝肾不足、筋脉瘀滞型，脾肾两虚、湿注骨节型及肝肾亏虚、痰瘀交阻型。也有分型是来自部分专家讨论和集体研究所制订的证型、证候诊断标准，所以临床上关于本病的中医证候分型还没有一致的认识，主要是根据该病“本虚标实”这一特点进行辨证分型。

3.1 炎症因子与肾虚髓空型、阳虚寒凝型及瘀血阻滞型的相关性 武永利等[28]通过检测血清中IL-1、IL-6水平，并将其与中医辨证分型相关性进行探讨，将80例KOA患者辨证为肾虚髓空型17例,阳虚寒凝型31例,瘀血阻滞型32例。结果显示IL-1和IL-6的含量在瘀血阻滞型中最高,阳虚寒凝型次之,肾虚髓空型最低,且各型之间差异有统计学意义(P<0.05)。究其原因可能为肾虚髓空型KOA多发生在早期阶段,病情较轻;阳虚寒凝型KOA多发生在中期阶段，病情相对较重；瘀血阻滞型则多发生在晚期阶段，病情程度严重。侯亚平[29]研究炎症因子与中医证型之间的相关性，将90例KOA患者辨证分为3型，其中肾虚髓亏型29例，阳虚寒凝型28例，瘀血阻滞型33例。结果发现阳虚寒凝型患者IL-1及TNF-α水平明显高于肾虚髓亏型及瘀血阻滞型患者(P<0.05)，而肾虚髓亏型和瘀血阻滞型患者关节液各炎症因子水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。考虑阳虚寒凝型患者炎症因子水平较高是因为其膝关节软骨组织免疫炎症反应处于一个高度激活的状态。史彩萍[30]研究中医辨证治疗对KOA患者免疫状况和治疗效果的影响，将140例KOA患者分为2组，观察组90例辨证分为3型，即肾虚髓亏型、阳虚寒凝型、瘀血阻滞型各30例，分别予补阳还五汤加减方治疗，对照组50例予口服双氯芬酸钠缓释片及关节腔内注射玻璃酸钠治疗。结果：2组治疗后IL-1、IL-6均降低(P<0.05)。在观察组中，肾虚髓空组和阳虚寒凝组IL-1、IL-6均低于瘀血阻滞组，其中以肾虚髓空组最低，且各型之间比较差异有统计学意义(P<0.05)。

3.2 炎症因子与肝肾不足筋脉瘀滞型、脾肾两虚湿注骨节型及肝肾亏虚痰瘀交阻型的相关性 蒋盛昶等[31]探索血清IL-1β与KOA各证型的相关性，将90例KOA患者分成肝肾不足、筋脉瘀滞证37例，脾肾两虚、湿注关节证28例，肝肾亏虚、痰瘀交阻证25例，另设无KOA的正常组30例作为对照。结果显示3组KOA患者IL-1β水平均高于正常组(P<0.01)；各证型组中按肝肾亏虚、痰瘀交阻证→脾肾两虚、湿注关节证→肝肾不足、筋脉瘀滞证呈逐步增高趋势，其中肝肾不足、筋脉瘀滞证组与肝肾亏虚、痰瘀交阻证组比较差异有统计学意义(P<0.05)；而脾肾两虚、湿注关节证组与肝肾不足、筋脉瘀滞证组及肝肾亏虚、痰瘀交阻证组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。陈利新等[32]为研究KOA中医证型与体内炎症因子水平的关系,选取90例KOA患者辨证分为肝肾不足筋脉瘀滞型、脾肾两虚湿注骨节型、肝肾亏虚痰瘀交阻型3个观察组，每组30例,且另设1个正常对照组30例。结果显示3型KOA患者IL-1、IL-6及TNF-α水平均高于正常对照组(P<0.05)，但3型之间比较差异无统计学意义(P>0.05)。王繁盛[33]选取肝肾不足、筋脉瘀滞型KOA患者90例，将其分为中药治疗组、西药治疗组、中西药联合治疗组各30例，中药治疗组予强骨关节冲剂(药物组成：淫羊藿、杜仲、秦艽、丹参、牛膝、生地黄、知母、延胡索、甘草)口服治疗；西药治疗组予双醋瑞因口服治疗；中西药联合治疗组予中药加双醋瑞因联合治疗，共治疗3个月。结果：治疗后，西药组及联合治疗组TNF-α、IL-1水平均低于中药组(P<0.05)，而联合治疗组、西药组TNF-α、IL-1水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。研究反映了IL-1、TNF-α在肝肾不足、筋脉瘀滞型初期是有较高水平的，虽然并未就3种证型中炎症因子的浓度进行治疗前及治疗后的纵向比较，但却提供了中西药联合治疗KOA相关证型的疗效数据。

3.3 炎症因子与其他中医证型的相关性 魏合伟等[34]选取KOA患者94例，经中医辨证分型为肝肾阴虚型、脾肾阳虚型、气滞血瘀型及风寒湿痹型，分别检测各证型中血清TNF-α、IL-6水平，结果发现4种证型中IL-6水平比较差异均无统计学意义(P>0.05)，而风寒湿痹型中TNF-α水平则明显高于其他3种证型(P<0.05)。提示TNF-α可在一定程度上为KOA的中医辨证及临床诊疗评价提供客观依据。

小 结 炎症因子在KOA的发病机制及病情进展中的作用越来越受到中外研究者的重视，其中最为主要的炎症因子IL-1、IL-6及TNF-α均可从不同机制介导关节软骨的破坏，并且其在血清中的浓度也可不同程度提示KOA的进程。因此，目前西医采取的新治疗方向之一就是将炎症因子作为靶点来治疗KOA。

据此，研究炎症因子与中医证型之间相关性成为了中医研究者的新课题，作为反映病情进展的血清炎症因子与反映患者整体状态的KOA中医证型,进行二者间的规律与相关性研究,既能从整体功能层面丰富KOA的现代研究，也可以为KOA的中医药治疗提供科学依据。

由于KOA临床分型标准不统一，导致在不同文献资料中所提供的研究结果不一致，甚至互相冲突。而且还有大量的文献研究中药治疗KOA的疗效，本就是基于相关KOA的中医分型与其所对应证型的方药之间的联系。因此，使用规范、统一、充分反映疾病本质的中医证型分类或KOA证型的关键因素去进行对比研究，才会使所得的研究结果更具有可比性及可参考性，也能为中医药如何治疗KOA提供靶向性数据。

[1] Alkan BM，Fidan F，Tosun A，et al.Quality of life and self-reported disability in patients with knee osteoarthritis[J].Modern Rheumatology，2014，24(1):166-171.

[2] 秦杏坤,薛会茹，胡英改，等.亚硫酸盐和雌激素及炎症因子在老年女性膝骨关节炎血清与关节液中的水平及意义[J].河北医药,2012,34(6):822-825.

[3] 谭静雅,杨南萍.骨关节炎的发病机制及其诊治的研究进展[J].华西医学,2012,27(12):1828-1832.

[4] 潘富伟,李沛,王洋洋,等.膝骨关节炎的中医证型分布规律及与西医检查指标相关性研究进展[J].风湿病与关节炎,2013,2(5):59-62.

[5] 任海亮,马剑雄,马信龙.膝骨关节炎时关节滑液中炎症相关物质的表达[J].中国组织工程研究，2015,19(15):2336-2340.

[6] 石晓明,于占革.骨关节炎发病机制的研究进展[J].中华临床医师杂志，2013,12(24):284-286.

[7] 李敏,梁翼,吴晓惠,等.伴骨髓水肿的膝骨关节炎患者白细胞介素-1β白细胞介素-6肿瘤坏死因子-α的相关性研究[J].中华风湿病学杂志，2012,16(2):107-111.

[8] 黄淑婷,徐建华,丁长海.炎症细胞因子及力学因素在膝骨关节炎发病机制和关节结构改变中的作用[J].安徽医学,2013, 34(9):1417-1419.

[9] 刘宏潇,殷海波,王海南.白介素-1在骨关节炎发病机制中的研究进展[J].中国骨伤,2012,25(2):175-178.

[10] 罗玉明,郑维篷,魏合伟.骨关节炎与细胞因子TNF-α、IL-6关系的研究进展[J].现代诊断与治疗,2013,24(2)：326-327.

[11] 林景春.火针治疗膝关节骨性关节炎临床疗效观察[D].南京：南京中医药大学,2011.

[12] Bothascheepers S,Watt I,Slagboom E,et al.Innate production of tumour necrosis factor alpha and interleukin 10 is associated with radiological progression of knee osteoarthritis[J].Osteoarthritis & Cartilage，2008,14(8):1165-1169.

[13] Wang X，Li F，Fan C，et al.Effects and relationship of ERK1 and ERK2 in interleukin-1β-induced alterations in MMP3, MMP13, type Ⅱ collagen and aggrecan expression in human chondrocytes[J].International Journal of Molecular Medicine，2011，27(4):583-589.

[14] Im HJ，Pacione C，Chubinskaya S，et al.Inhibitory Effects of Insulin-like Growth Factor-1 and Osteogenic Protein-1 on Fibronectin Fragment- and Interleukin-1β-stimulated Matrix Metalloproteinase-13 Expression in Human Chondrocytes[J].Journal of Biological Chemistry，2003，278(28):25386-25394.

[15] Calamia V，Rocha B，Mateos J，et al.Metabolic labeling of chondrocytes for the quantitative analysis of the interleukin-1-beta-mediated modulation of their intracellular and extracellular proteomes[J].Journal of Proteome Research，2011，10(8):3701-3711.

[16] 黄金刚,童海骏,刘宏强,等.IL-1β和TNF-α对软骨细胞基质降解的影响及相关机制研究[J].上海交通大学学报:医学版，2010,30(9):1084-1089.

[17] 彭程,肖涛,罗远明,等.IGF-1对IL-1诱导的兔关节软骨细胞NO和PGE2影响[J].中南大学学报：医学版,2008,33(3):197-203.

[18] 郭静,闫冰,李琪佳,等.骨关节炎患者关节软骨及滑膜中MMP-9、IL-6的表达[J].第二军医大学学报，2011,32(6):672-676.

[19] 熊涛,胡世斌,刘晓峰，等.血清TNF-α、IL-6水平对膝骨关节炎的诊断价值及其相关性研究[J].标记免疫分析与临床，2015,22(11)：1119-1120，1137.

[20] Neidel J，Schulze M，Sova L，et al.Practical significance of cytokine determination in joint fluid in patients with arthroses or rheumatoid arthritis[J].Zeitschrift Für Orthopädie Und Ihre Grenzgebiete，1996，134(4):381-385.

[21] 陈琼,赵明才,蒋萍，等.肿瘤坏死因子样微弱凋亡诱导因子对骨关节炎软骨细胞作用实验研究[J].检验医学与临床，2013,10(16)：2065-2066,2068.

[22] 张俊峰，郑稼，赵永强，等.肿瘤坏死因子-α在骨性关节炎滑膜中的表达及意义[J].中华实用诊断与治疗杂志，2015,29(11):1109-1111.

[23] 刘振刚.骨关节炎致病因素和发病机制研究进展[C]//第十届中国南方骨质疏松论坛暨重庆市医学会骨质疏松年会论文集.重庆：中国南方骨质疏松论坛组织委员会，2014:227.

[24] 潘富伟，李沛，王洋洋，等.膝骨关节炎的中医证型分布规律及与西医检查指标相关性研究进展[J].风湿病与关节炎，2013,2(5):59-62.

[25] 庞坚,石印玉,曹月龙,等.膝骨关节炎中医观的再认识[J].上海中医药大学学报,2011,25(1):26-28.

[26] 刘政治.膝骨关节炎中医辨证分型文献研究[D].南宁：广西中医药大学，2008.

[27] 郑筱萸.中药新药临床研究指导原则(试行)[M].北京：中国医药科技出版社，2002:349.

[28] 武永利,张跃全.膝骨性关节炎患者中医辨证分型与血清IL-1和IL-6水平的相关性研究[J].辽宁中医杂志，2008,35(9):1289-1290.

[29] 侯亚平.膝骨关节炎患者滑液中炎症因子的表达及其与中医证型的相关性分析[J].湖南中医药大学学报，2014,34(4)：29-31.

[30] 史彩萍.中医辨证分型治疗膝骨性关节炎疗效观察及对免疫状况的改善分析[J].四川中医，2015，33(11)：81-83.

[31] 蒋盛昶,唐皓,张信成,等.膝关节骨性关节炎患者中医证型与血清IL-1β水平的相关性研究[J].湖南中医杂志，2015,31(1):16-18.

[32] 陈利新,马少云,莫卫海,等.膝骨性关节炎中医证型与炎症介质、神经多肽和免疫细胞因子的关系[J].中医正骨，2007,19(2):14-15.

[33] 王繁盛.强骨关节冲剂联合双醋瑞因治疗膝骨关节炎的临床研究[D].广州：南方医科大学,2012.

[34] 魏合伟,罗玉明,郑维蓬.膝骨关节炎中医证型与炎性因子IL-6、TNF-α表达相关性的研究[J].辽宁中医杂志,2015,42(7):1167-1169.

(本文编辑：李珊珊)

10.3969/j.issn.1002-2619.2017.01.037

※ 项目来源：国家自然科学基金(编号：81373665)

薛艳(1991—)，女，硕士研究生在读，学士。研究方向：中医药防治骨关节炎。

R684.76

A

1002-2619(2017)01-0143-05

2016-05-15)

△通讯作者：上海中医药大学附属曙光医院骨关节科，上海 201203