针刀治疗第三腰椎横突综合征的动物实验研究现状及展望∗

曾 林 唐宏图

(1.湖北中医药大学针灸骨伤学院,武汉 430061)(2.针灸治未病湖北省协同创新中心,武汉 430061)

第三腰椎横突综合征目前是临床上一种较为常见的疾病,其发病原因多为慢性劳损,如长期从事弯腰工作和劳动,急性腰扭伤未得到有效治疗等,腰部出现慢性、间歇性酸胀、疼痛乏力感,腰部有强直表现,不能够久坐久立[1]。本病常见于青壮年体力劳动者[2],但伴随社会及工作环境变化,发病率逐年上升[3],特别是重体力劳动者、久坐久站工作人群多见[4]。

中医学认为本病属“痹证”或“腰痛”的范畴,多由肾气亏虚、气滞血瘀或寒湿外侵等多种病因所致。针刀医学认为该病病理机制很简单,就是由于腰背筋膜、骶棘肌和第三腰椎横突尖部,慢性磨擦损伤、出血、机化而发生粘连所引起[5]。有学者对针刀治疗的优势病种做了相关统计,文献量最多的疾病即为第三腰椎横突综合征[6-7],但一直对该疾病相关机制缺乏系统的实验研究和归纳[8]。本文通过文献回顾,从镇痛效应、炎性细胞因子、促进局部组织的修复3个方面对针刀治疗第三腰椎横突综合征动物实验研究的概况进行归纳总结,从而肯定针刀对于第三腰椎横突综合征的治疗作用,以期为临床治疗及实验研究提供理论依据及参考。

1 第三腰椎横突综合征实验模型的建立

王健瑞等、乔晋琳等[9-10]采用在腰三横突后半段深筋膜中层下埋置明胶海绵的方式建立了SD大鼠和日本大耳白兔两种第三腰椎横突综合征的实验动物模型。并同时对两种动物模型进行了全血前列腺环素、内皮素、5-羟色胺观察以及组织病理学观察、机械性压迫痛阈实验,结果显示两种动物模型均可以在第三腰椎横突周围岀现明显无菌性炎症,后期有瘢痕形成,并出现了较明显的机械压迫过敏,炎性介质也明显增高,表明该造模方法可以对第三腰椎横突周围无菌性炎症作出真实反映。故国内有关第三腰椎横突综合征的动物实验均采用此造模方法。

2 针刀治疗第三腰椎横突综合征的效应机制

2.1 镇痛效应

在临床上,大多患者以腰部中段单侧或双侧疼痛为主诉就诊。因此,在第三腰椎横突综合征的治疗中,缓解疼痛是首要目标。5-羟色胺(5-HT)在周围组织受损时从解体的血小板中释放,在周围组织中起到致痛的作用[11],同时也可参与脑干下行抑制系统,以介质形式抑制疼痛[12]。P物质(SP)也可在损伤组织局部释放,参与痛觉的信息传递[13],但其在脊髓中,与5-HT的作用相反,为致痛物质[14]。与SP类似,气体信号分子一氧化氮(NO)也可在外周及中枢不同水平发挥痛觉调制作用[15-16],NO的生物合成主要受一氧化氮合酶(NOS)的调节,故可通过检测NOS来反映 NO的合成部位和含量[17]。β-内啡肽(β-EP)和脊髓脑啡肽(ENK)作为内源性阿片肽(EOP)中重要的神经肽[18],都具有很强的镇痛作用[19-20],与EOP相反,八肽胆囊收缩素(CCK-8)是中枢抗阿片镇痛的物质之一[21]。除去神经肽,单胺类神经递质也是很重要的一类参与痛觉调节作用的活性物质,其中包括5-HT、多巴胺(DA)等[22]。5-HT在中枢起到镇痛作用,DA在中枢中主要为抗镇痛作用[12,23]。 5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)、3,4-二羟基苯乙酸(DOPAC)分别作为5-HT、DA在中枢释放后的代谢终产物,反映了5-HT、DA在中枢的释放利用水平[22]。现代实验研究发现,针刀治疗可明显降低血浆和第三腰椎横突局部肌肉组织中5-HT、β-EP和局部肌肉组织中的NOS含量[24-26],在外周发挥了镇痛作用。在中枢镇痛方面,有许多学者发现模型大鼠(家兔)经针刀治疗之后,可良性调节中枢神经系统中 ENK、β-EP、CCK-8以及 SP、NOS的表达[24-25,27-30],也可明显对中枢内5-HIAA和 DOPAC产生良性调节[22],表明针刀治疗可明显调节与中枢镇痛相关的递质的合成与分泌,以此降低中枢痛觉传递和痛觉过敏,有效发挥了中枢镇痛作用。在镇痛机制方面,有实验表明[31],针刀可通过抑制p38MAPK/CREB信号通路中相关物质的表达,从而良性调节了血液中的 SP、5-HT、β-EP的含量,起到了镇痛的作用。

也有实验证明,针刀治疗后可使中枢内ENK、β-EP含量降低,虽与相关报道不一致,但针刀治疗后明显改善模型大鼠的痛阈[32]。这可能是因为针刀松解后,局部炎症改善,周围致痛物质分泌减少,进而减少向中枢内的痛信号的输入,使中枢内的EOP的水平降低,也可能是针刀直接促进了EOP与其受体的结合,出现了EOP在中枢内减少的现象。

2.2 炎性细胞因子

在软组织中起作用的主要细胞因子有:IL-1β,IL-6,TNF-α,INF-α 等[33]。 TNF-α 是一种主要的前炎性因子,控制 IL-6、IL-1β的产生[34],而后进一步活化NF-κB信号通路[35],导致炎症形成。IL-8可使局部血管通透性增加,从而使炎症相关细胞能更为迅速地聚集到炎症部位,参与炎症反应[36]。与上述细胞因子相反,TGF-β和 IL-10同属抗炎性细胞因子[37-39]。现代动物研究发现,针刀干预后,可对模型大鼠(家兔)的血清和局部软组织中的促炎性细胞因子(IL-1β,IL-6,IL-8,TNF-α)和抗炎性细胞因子(IL-10、TGF-β)均有强力的良性调节作用[40-43]。

2.3 促进局部组织的修复

通过上述两个方面的综述,我们发现针刀治疗可对第三腰椎横突综合征的模型大鼠(家兔)产生明显的镇痛和抗炎两方面的良性调节作用,接下来本文将从局部组织形态学改变、改善局部循环障碍、抗氧化和清除自由基、稳定细胞外基质、气体信使分子、细胞因子六个方面展开对针刀治疗第三腰椎横突综合征模型大鼠(家兔)局部受损组织的修复的综述。

2.3.1 局部组织形态学改变

局部组织形态学观察可以直观地看到针刀治疗第三腰椎横突综合征模型大鼠(家兔)后对第三腰椎横突周围局部组织的影响。

乔晋琳等[44-45]研究发现,针刀治疗后可观察到成纤维细胞排列成行,毛细血管扩张,原始疤痕组织形成,明显增强组织修复能力。通过进一步研究发现针刀干预对第三腰椎横突综合征模型大鼠的组织修复可能是通过抑制成纤维细胞的增殖水平,进而影响了组织瘢痕挛缩的形成。刘乃刚[25]研究发现,在光镜和电镜下可观察到针刀能减轻第三腰椎横突局部组织内的炎症反应,减少炎细胞浸润,减少局部的胶原纤维异常增生,促进组织的修复。

2.3.2 改善局部循环障碍

局部组织微循环得到改善对组织修复也起着很重要的作用,微循环改善后,组织供氧增多,能促进炎症吸收,增强组织再生能力[46]。血栓素 A2(TXA2)及前列环素(PGI2)是血管壁中花生四烯酸代谢的主要产物[47],PGI2抑制血小板聚集,TXA2促进血小板聚集,故PGI2水平升高或TXA2水平降低有利于抑制血小板聚集[48]。由于 TXA2、PGI2半衰期极短,很快代谢为血栓素 B2(TXB2)和6-酮-前列腺素(PGF1α),故通常测定 TXB2和 PGF1α来了解前两种活性物质水平[49]。内皮素(ET)是目前已知的作用最强的缩血管因子,降钙素基因相关肽(CGRP)是目前已知最强的舒血管物质[50-52]。现代实验研究发现,针刀干预后,可明显改善模型大鼠(家兔)血浆中PGF1α、 TXB2/PGF1α、TXA2、 ET、CGRP的含量[44,53],也有研究表明,针刀干预对模型动物血浆中的 PGF1α、TXA2、ET、CGRP 也有很好的远期稳定疗效[54]。

损伤局部肯定会出现微小血管的损伤,会导致损伤局部供血不足,延缓损伤修复的进程,细胞表面的唾液黏蛋白(CD34)抗原在新生血管内皮中表达远大于非新生血管内皮[55],碱性成纤维细胞生长因子(b-FGF)具有促进血管生成和细胞增殖迁移等作用[56]。现代动物实验研究发现,针刀干预后,可对模型家兔局部肌肉组织中b-FGF、CD34起到良性调节作用,促进局部血管再生,改善局部的循环障碍,以促进局部炎症的消散和吸收[57]。

2.3.3 抗氧化和清除自由基

超氧化物歧化酶(SOD)在保护细胞免受氧自由基的毒害中发挥着重要作用[58]。丙二醛(MDA)是脂质过氧化代表产物之一,可反映氧化应激的严重程度,其高低间接反应机体细胞受自由基攻击的严重程度[59]。总抗氧化能力(T-AOC)反映机体酶及非酶促体系总的抗氧化水平高低[60]。现代动物研究发现[61-62],针刀干预模型家兔后,一方面可提高模型家兔血清中 SOD和T-AOC活性,另一方面可降低血清中的MDA含量,表明这些干预措施可有效地清除体内过多的自由基,减轻细胞膜脂质过氧化的程度,从而防止第三腰椎横突尖部周围组织的进一步损伤,加快局部损伤组织的修复。

2.3.4 稳定细胞外基质

胶原是细胞外基质(ECM)中的框架结构,是细胞外基质的最重要成分,其中,Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)是其中最主要的胶原成分,其过度产生和沉积会造成增生性瘢痕的产生[63]。基质金属蛋白酶(MMPs)是一组ECM中的重要降解酶,组织金属蛋白酶抑制物(TIMPs)是MMPs的重要抑制因子[64]。MMPs和TIMPs之间的动态平衡对ECM的代谢起到不可或缺的作用[65]。现代动物实验研究发现,针刀干预模型家兔后,可明显改善第三腰椎横突局部肌肉组织匀浆中 Col-Ⅰ、MMPs和 TIMPs的合成和代谢,对ECM的动态平衡起到良性的调节作用[66-67]。

2.3.5 气体信号分子

有研究表明,一氧化氮及一氧化氮合酶在急性软组织损伤及修复过程中起重要作用[68],但其在慢性软组织损伤及修复过程中的作用尚不明确[69],故李金牛等[70]进行相关研究发现,针刀干预后可明显抑制NO的生成,减轻损伤软组织炎症反应和损伤程度,改善微循环,防止病理性瘢痕组织的形成,对病损部位有明显的促修复作用。

2.3.6 细胞因子

有研究表明,TNF-α对成纤维细胞具有双向作用,低浓度有刺激成纤维细胞增生作用,高浓度反之[71]。TGF-β也在组织修复的促纤维化中起重要作用[72]。胡波等[40]研究发现,针刀干预后可减轻模型大鼠局部组织内炎性细胞因子的产生,也可对与组织修复密切相关的 TNF-α、TGF-β有明显良性调节作用。

3 分析与展望

针刀医学为一门属于我国医学的新兴医学学科,针刀是将中医的毫针与西医的手术刀相结合的一种新型微创疗法,具有针和刀的双重作用。通过前文对针刀治疗第三腰椎横突综合征模型动物的综述,可以归纳出对应的针刀治疗思路,针刀松解第三腰椎横突综合征局部软组织,可以使软组织局部血液循环加快,促使局部微血管增长,以此促进局部炎症因子的吸收,并刺激局部镇痛物质的释放、致痛物质的吸收和中枢镇痛机制共同发挥镇痛作用,从而缓解疼痛,起到对第三腰椎横突综合征的治疗效果。关于疗效,上述实验也通过对比实验,在一定程度上肯定了针刀对第三腰椎横突综合征的治疗作用,也为临床研究及应用提供了参考和依据。

但从目前针刀实验研究进展来看,虽然取得了一定的研究成果,但其仍处于起始阶段,实验研究仍存在很多问题。首先,造模使用了两种动物模型,但是并没有对这两种动物模型进行比较,哪一种动物更适用于做哪一方面的研究。其次,对于第三腰椎横突综合征研究比较单一,大部分都集中于近期疗效研究,基本无远期疗效及机制研究,针刀医学想要取得更大的进步与发展,实验研究必不可少,只有加强基础实验研究,才能为针刀临床提供更强有力的支撑,这是针刀医学发展的方向,也应该是研究者们继续努力的方向。