腰椎间盘退变病人炎症因子水平变化及其临床意义

黄守镔　钟浩博　孙春汉

[摘要]目的探讨腰椎间盘退变病人血清炎症因子水平变化及其临床意义。方法选取2016年3月—2017年4月在我院接受治疗的60例退变性腰椎间盘组织病变病人作为观察组，同时选取在我院体检的健康成年人60例作为对照组。比较两组研究对象血清炎症因子和基质细胞衍生因子`-1（SDF`-1）水平的差异，分析退变性腰椎间盘组织病变病人血清炎症因子水平与SDF`-1水平的相关性。结果观察组病人血清白细胞介素`-18（IL`-18）、白细胞介素`-6（IL`-6）、超敏C反应蛋白（hs`-CRP）和SDF`-1水平均明显高于对照组，差异有统计学意义（t=18.492～41.235，P<0.01）。退变性腰椎间盘组织病变病人血清IL`-18、IL`-6、hs`-CRP水平与SDF`-1水平呈顯著正相关（r=0.642～0.663，P<0.01）。结论腰椎间盘退变病人的血清炎症因子水平较高，且与SDF`-1水平密切相关，临床检测血清炎症因子水平有助于判断腰椎间盘退变的病情严重程度和治疗效果。

[关键词]椎间盘退行性变;白细胞介素18;白细胞介素6;C反应蛋白质;趋化因子CXCL12

[ABSTRACT]ObjectiveTo investigate the changes and clinical significance of serum inflammatory factors in patients with lumbar disc degeneration. MethodsA total of 60 patients with lumbar disc degeneration who were treated in our hospital from March 2016 to April 2017 were enrolled as observation group， and 60 healthy adults who underwent physical examination in our hospital were enrolled as control group. The two groups were compared in terms of serum inflammatory factors and stromal cell`-derived factor`-1 （SDF`-1）， and the correlation of serum inflammatory factors with SDF`-1 was analyzed in patients with lumbar disc degeneration. ResultsThe observation group had significantly higher serum levels of interleukin`-18 （IL`-18）， interleukin`-6 （IL`-6）， high`-sensitivity C`-reactive protein （hs`-CRP）， and SDF`-1 than the control group （t=18.492-41.235， P<0.01）. In the patients with lumbar disc degeneration， the serum levels of IL`-18， IL`-6， and hs`-CRP were positively correlated with SDF`-1 level （r=0.642-0.663， P<0.01）. ConclusionPatients with lumbar disc degeneration have high serum levels of inflammatory factors， which are positively correlated with SDF`-1 level. Clinical measurement of serum inflammatory factors can help to evaluate the severity and treatment outcome of lumbar disc degeneration.

[KEY WORDS]intervertebral disc degeneration; interleukin`-18; interleukin`-6; C`-reactive protein; chemokine CXCL12

近年来随着社会人口老龄化，退变性椎间盘组织病变的发生率越来越高，已成为引起中老年人腰腿疼痛的主要病因，严重影响中老年人群的生活质量[1]。最新研究结果表明，突出的腰椎间盘组织的微环境复杂多变，其局部存在炎症反应、免疫反应，巨噬细胞、白细胞等免疫相关细胞可分泌炎症细胞因子，椎间盘细胞本身也可分泌炎症细胞因子，炎症细胞因子可能在退变性椎间盘组织病变的发生和进展过程中发挥重要的作用[2]。基质细胞衍生因子`-1（SDF`-1）是一种新发现的趋化因子，对骨髓细胞趋化活性较高[3]。本研究观察了退变性腰椎间盘组织病变病人血清炎症因子和SDF`-1水平的变化，并分析其临床意义，以期为腰椎间盘退变的临床治疗寻找新的靶点。现将结果报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料

本研究为前瞻性研究，选取2016年3月—2017年4月在我院接受治疗的60例退变性腰椎间盘组织病变病人作为观察组，同时选取在我院体检的健康成年人60例作为对照组。观察组病人纳入标准：①年龄≥18周岁;②经CT或MRI证实为腰椎间盘退变;③无其他系统严重疾病;④近期无感染性疾病;⑤既往无严重腰椎外伤。对照组纳入标准：①年龄≥18周岁;②经CT等检查证实无椎间盘疾病。观察组60例病人，男39例，女21例;年龄48～68岁，平均（58.25±3.12）岁;病程3～11年，平均（5.94±1.25）年;椎间盘病变1级20例，2级25例，3级15例。对照组60例，男35例，女25例;年龄45～69岁，平均（58.28±3.24）岁。两组研究对象在年龄、性别方面差异无显著性。本项研究经医院伦理委员会评审通过，且所有研究对象均对研究知情同意。

1.2检测指标及方法

所有研究对象均采集空腹静脉血，室温下静置0.5 h后以3 000 r/min离心10 min，取上层血清冻存于-70 ℃冰箱待测。采用酶联免疫吸附试验法，分别检测血清白细胞介素`-18（IL`-18）、白细胞介素`-6（IL`-6）、超敏C反应蛋白（hs`-CRP）和SDF`-1水平。检测仪器为美国Bio`-Bad酶标仪，试剂盒均购自南京建成生物工程研究所，严格按照试剂盒说明书进行操作。

1.3统计学处理

采用SPSS 11.5软件进行统计学分析。所得计量资料数据以±s表示，两组研究对象血清炎症因子和SDF`-1水平的比较采用t检验，腰椎间盘退变病人血清炎症因子水平与SDF`-1水平的相关性检验采用Pearson相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组血清炎症因子和SDF`-1水平的比较

观察组病人血清IL`-18、IL`-6、hs`-CRP和SDF`-1水平均明显高于对照组，差异具有统计学意义（t=18.492～41.235，P<0.01）。见表1。

2.2退变性腰椎间盘组织病变病人血清炎症因子水平与SDF`-1水平的相关性

退变性腰椎间盘组织病变病人血清IL`-18、IL`-6、hs`-CRP水平与SDF`-1水平呈显著正相关性（r=0.642～0.663，P<0.01）。

3讨论

椎间盘退变是导致腰腿疼痛的常见病因之一，其发病机制比较复杂，主要包括养分枯竭机制、生物力学机制、自身免疫反应机制等多种学说[4]。反复的机械性摩擦或创伤可导致椎间盘纤维环破裂，继发免疫应答、炎症反应[5]。而炎症反应又加剧椎间盘突出病情，如此形成一个恶性循环[6]。椎间盘细胞老化、凋亡导致可增殖细胞数目减少而发生椎间盘退变，老化细胞虽然仍具有代谢活力，却形成老化细胞特有的分泌表型，导致局部微环境恶化[7`-10]。椎间盘退变严重影响病人的肢体活动功能、感觉功能和膀胱功能，使病人的生活质量下降[11]。

炎性细胞因子在椎间盘退变的病理过程中可能发挥关键性的调控作用，但其具体作用机制尚不清楚[12`-13]。目前临床上对于椎间盘退变的治疗以镇痛、理疗等保守治疗为主，保守治疗无效者需要接受手术切除病变椎间盘[14`-15]。上述治疗方法虽然可在一定程度上缓解腰腿疼痛症状，但却难以扭转椎间盘组织退变进展[16`-18]。对椎间盘退变的机制进行研究有助于寻找治疗靶点。

SDF`-1又称前B细胞增长刺激因子，为趋化因子家族成员之一，对骨髓细胞趋化活性较高[19]。正常椎间盘中的基质金属蛋白酶以无活性酶原形式分泌，SDF`-1是在低氧情况下诱导基质细胞持续分泌的趋化因子，可促进基质金属蛋白酶的激活[20`-21]。本研究中退变性腰椎间盘组织病变病人血清SDF`-1水平显著高于健康人群。这是由于椎间盘细胞外基质由Ⅱ型胶原和蛋白多糖组成，SDF`-1可通过促进基质金属蛋白酶激活，间接促进椎间盘细胞外基质的降解，使Ⅱ型胶原和蛋白多糖减少，进而导致或加重退变性椎间盘组织病变[22`-23]。故SDF`-1水平可以反映椎间盘病变程度。

IL`-18、IL`-6是体内重要的促炎因子[24`-25]。IL`-18可抑制椎间盘组织中基质金属蛋白酶抑制剂的合成，使基质金属蛋白酶高表达，间接促进椎间盘细胞外基质的降解[26]。IL`-6是重要的炎症递质，可调节基质金属蛋白酶抑制剂的表达，通过调节细胞外基质降解而削弱椎间盘纤维环的保护作用，从而促进退变性椎间盘组织病变的发生和进展[27`-28]。hs`-CRP是由肝脏合成的炎症反应急性期的非特异性蛋白，可灵敏反映机体炎症反应程度。本文结果显示，退变性腰椎间盘组织病变病人血清IL`-18、IL`-6、hs`-CRP水平均显著高于健康人群，提示腰椎间盘退变病人的血清炎症因子处于较高水平，这一结果支持椎间盘退变的自身免疫反应机制学说。

本文相关性研究结果也证实，退变性腰椎间盘组织病变病人血清炎症因子水平与SDF`-1水平呈正相关。提示血清SDF`-1水平与腰椎间盘退变病人的自身免疫反应程度密切相关，检测血清炎症因子水平和SDF`-1水平有助于判断椎间盘退变病情严重程度和治疗效果。

综上所述，腰椎间盘退变病人的血清炎症因子水平较高，且与SDF`-1水平密切相关，可作为临床监测的重要指标。

[参考文献]

[1]王宪峰，张爱平，孙中儀，等. 人退变椎间盘组织中核因子κB信号通路的变化[J]. 中华医学杂志， 2017，97（17）：1324`-1329.

[2]孙鑫，金文杰，沈康平，等. 前纵韧带损伤加重相应节段损伤椎间盘的退变[J]. 中国组织工程研究， 2017，21（11）：1664`-1668.

[3]HIRATA H， YURUBE T， KAKUTANI K， et al. A rat tail temporary static compression model reproduces different stages of intervertebral disc degeneration with decreased notochordal cell phenotype[J]. Journal of Orthopaedic Research， 2014，32（3）：455`-463.

[4]胡博，张颖，田野，等. 炎症因子与椎间盘退变的关系研究进展[J]. 中国脊柱脊髓杂志， 2014，5（7）：651`-654.

[5]范宇栋，吴小涛. 退变椎间盘细胞细胞因子分泌的改变及其影响[J]. 东南大学学报（医学版）， 2014，12（3）：372`-375.

[6]FALLER K， PENDERIS J， STALIN C， et al. The effect of kyphoscoliosis on intervertebral disc degeneration in dogs[J]. Veterinary Journal， 2014， 200（3）：449`-451.

[7]王海生，官建中. 椎间盘软骨终板退变的研究进展[J]. 中国矫形外科杂志， 2016，24（5）：436`-438.

[8]胡炜，马信龙，袁建军，等. 临床症状不同颈椎病患者颈椎间盘白细胞介素1β及白细胞介素6和环氧化酶2的表达[J]. 中国组织工程研究， 2016，20（35）：5270`-5276.

[9]胡舟扬，李新华，崔健，等. 椎体终板退变机制的研究进展[J]. 中国脊柱脊髓杂志， 2016，26（2）：182`-187.

[10]欧阳冰，苏建成，曾月东，等. 退变腰椎间盘组织中炎症因子IL`-6、IL`-10及MCP`-1的表达变化及意义[J]. 海南医学院学报， 2014，20（3）：381`-383.

[11]林磊，李般若，王青平，等. 腰椎间盘突出物中IL`-8、IL`-10表达与神经根性疼痛相关性分析[J]. 临床军医杂志， 2017，45（5）：514`-516.

[12]徐志国，侯勇，张沿洲. 老年腰椎间盘突出症患者椎间盘细胞因子水平改变及临床意义[J]. 中国老年学杂志， 2016，36（18）：4530`-4531.

[13]王海莹，丁文元. 肿瘤坏死因子`-α在椎间盘细胞凋亡中的作用[J]. 脊柱外科杂志， 2015，7（1）：56`-59.

[14]刘浠，易威威，温亚枫，等. 锌指蛋白A20及其相关炎症因子在椎间盘髓核细胞退变前后的表达变化[J]. 第三军医大学学报， 2016，38（18）：2077`-2081.

[15]MAQUER G， BRANDEJSKY V， BENNEKER L M， et al. Human intervertebral disc stiffness correlates better with the Otsu threshold computed from axial T2 map of its posterior annulus fibrosus than with clinical classifications[J]. Medical Engineering & Physics， 2014，36（2）：219`-225.

[16]蔡峰，韦继南，谢鑫荟，等. 基质细胞衍生因子`-1/趋化因子受体4信号轴调控骨髓间充质干细胞在退变椎间盘中迁移[J]. 中华实验外科杂志， 2015，32（4）：1001`-9030.

[17]JARRAH A A， SCHWARSKOPF M， WANG E R， et al. SDF`-1 induces TNF`-mediated apoptosis in cardiac myocytes[J]. Apoptosis， 2018，23（1）：79`-91.

[18]CHIAZZA F， TAMMEN H， PINTANA H， et al. The effect of DPP`-4 inhibition to improve functional outcome after stroke is mediated by the SDF`-1α/CXCR4 pathway[J]. Cardiovascular Diabetology， 2018，17（1）：60.

[19]PEYVANDI A A， ROOZBAHANY N A， PEYVANDI H， et al. Critical role of SDF`-1/CXCR4 signaling pathway in stem cell homing in the deafened rat cochlea after acoustic trauma[J]. Neural Regeneration Research， 2018，13（1）：154`-160.

[20]何斌，沈皆亮，许圣茜，等. SDF`-1/CXCR4信号轴促进退变椎间盘胞外基质降解的研究[J]. 中国矫形外科杂志， 2017，25（5）：452`-458.

[21]KAZUMIERCZYK R， BLAZCZAK P， JASIEWICZ M， et al. Increased platelet content of SDF`-1alpha is associated with worse prognosis in patients with pulmonary arterial hypertension[J]. Platelets， 2018，11（15）：1`-7.

[22]JEFFERY N D， HARCOURT`-BROWN T R， BARKER A K. Choices and decisions in decompressive surgery for thoracolumbar intervertebral disk herniation[J]. Veterinary Clinics of North America`-Small Animal Practice， 2018，48（1）：127`-129.

[23]刘宗超，刘勇，王振龙，等. SDF`-1/CXCR4信号轴通过NF`-κB通路诱导人退变髓核细胞凋亡[J]. 基础医学与临床， 2017，37（11）：1529`-1534.

[24]GRAHAM P. Lumbar degenerative disease with intervertebral disk herniation[J]. Orthopaedic Nursing， 2018，37（1）：68`-69.

[25]GHADGE S K， MESSNER M， VAN PHAM T et al. Prolyl`-hydroxylase inhibition induces SDF`-1 associated with increased CXCR4+/CD11b+subpopulations and cardiac repair[J]. Journal of Molecular Medicine-JMM， 2017，95（8）：825`-837.

[26]杨波，何斌，蔡小军，等. 退行性变腰椎间盘组织中基质细胞衍生因子1表达变化及意义[J]. 山东医药， 2016，56（38）：71`-72.

[27]RAJABI S， JALILI`-FIROOZINEZHAD S， ASHTIANI M K， et al. Effect of chemical immobilization of SDF`-1αinto muscle`-derived scaffolds on angiogenesis and muscle progenitor recruitment[J]. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine， 2018，12（1）：E438`-E450.

[28]顧小华，曹涤平，陈小春，等. 退变椎间盘组织中PDCD5表达量与细胞凋亡、炎症因子、MMPs/TIMPs表达量的关系[J]. 海南医学院学报， 2017，23（22）：3047`-3050.