针灸治疗膝骨关节炎疼痛作用机制的研究进展

薛颖妤,陈旭军,2

(1.福建中医药大学,福建 福州 350122；2.福建中医药大学附属人民医院,福建 福州 350004)

膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)指一种以关节软骨退变及骨质硬化、增生为主要特征的慢性退行性疾病。随着近几年人口老龄化的加剧,全球各地区的KOA发病率逐渐上升[1],世界卫生组织统计结果表明KOA是全球四大致残性疾病之一[2]。该病临床主要表现为关节疼痛、肿胀、僵硬,其中膝关节疼痛是患者就诊最常见的原因。因此,积极寻找有效防治KOA疼痛的措施具有重要意义。KOA疼痛的发病机制目前尚未明确,国内外较为认可的是膝关节局部病变和中枢神经生理机制的改变共同导致[3]。针灸治疗疼痛的疗效显著,且不良反应少,可将其作为治疗KOA疼痛的主要措施之一。笔者根据近5年针灸对膝关节局部和中枢神经生理机制影响的相关研究进行综述,以期为针灸治疗KOA疼痛提供较为详细的证据支持。

1 KOA疼痛发病机制的研究进展

关于KOA疼痛发病机制的学说百家争鸣,其中以膝关节局部和神经生理机制最为常见。KOA疼痛按发生机制通常可分为伤害感受性疼痛和神经病理性疼痛[3]。伤害感受性疼痛多由局部损伤和炎性反应引起,神经病理性疼痛与机体神经系统的外周敏化和中枢敏化相关。

1.1 膝关节局部病变 伤害感受性疼痛的病因包括机械源性、化学源性或两者共同致病。正常状态下无活性的神经末梢感受器可被输入性伤害激活,产生异常电位,导致疼痛。由此可知,神经末梢受到的物理刺激和化学刺激是造成KOA疼痛的开始。①物理因素。膝关节常因超负荷运动、股四头肌肌力下降等物理因素的改变而引起损伤。膝关节在正常情况下,通过解剖轴向下均匀传导负荷。任何改变膝关节轴线关系的病理状态都可能导致膝关节局部受力增大[4],致使膝关节局部感觉神经末梢受到物理刺激[5]。研究表明,股四头肌等下肢肌肉力量下降是引起膝关节疼痛的危险因素[6]。②化学因素。损伤部位的受损细胞和组织向关节腔内释放化学物质,如神经肽[降钙素基因相关肽(CGRP)、血管活性肠肽(VIP)等]和炎症介质等,其中白细胞介素(IL)类促炎因子[7]可刺激滑膜细胞增殖加快,应激调节免疫细胞,激活NF-κB信号通路。另外,基质金属蛋白酶(MMPs)可加快软骨降解,产生关节积液,同时导致瘢痕形成,瘢痕挛缩牵拉可引起疼痛。

综上所述,引起KOA疼痛的物理因素和化学因素相互作用,最终引起膝关节周围出现长期的疼痛和功能障碍。

1.2 神经生理机制 研究表明,疼痛神经生理机制主要有外周敏化和中枢敏化两大假说[8]。当局部发生炎症或损伤时,神经机制先后产生外周敏化和中枢敏化,两者共同作用导致疼痛持续存在。①外周敏化。外周敏化是由伤害性刺激输入引起膝关节深部伤害感受器兴奋所致。正常情况下,机体受到伤害性刺激,激活外周感受器,使初级传入神经纤维末端的γ-氨基丁酸(GABA)和甘氨酸的释放增加,一方面降低外周感受器的兴奋阈值,直接激活外周伤害性感受器传导通道,促使产生自体敏化[9],如神经元受损后,背根神经节(DRG)神经元细胞膜兴奋性发生异常,使受损区域产生大量异常电位；另一方面引起脊髓层面的中枢敏化,即脊髓背角的抑制性中间神经元活动增强,同时激活二级感觉神经元,向上传导信号,通过中枢处理后产生相应的疼痛感觉与疼痛反应[8]。②中枢敏化。中枢敏化包括导致脊髓和脊髓上水平的去抑制。在脑干脊髓上水平的中枢机制中,杏仁核、前额叶和海马联结疼痛调节和应急调节,中脑导水管周围灰质(PAG)、延髓头段腹内侧中缝大核(NRM)等参与疼痛调节。PAG和NRM均能参与下行疼痛调节通路的去抑制过程,亦可导致神经病理性疼痛中枢敏化的形成。研究表明,慢性KOA患者大脑中N-乙酰天冬氨酸、谷氨酸等物质的含量可发生异常改变[10],甚至可见杏仁核、前额叶及海马的体积减小和疼痛相关脑区灰质密度和皮层厚度的改变[8]。

综上所述,外周敏化可引起中枢敏化,中枢敏化会加重外周敏化,两者相互影响,共同作用,形成KOA疼痛。

2 针灸治疗KOA疼痛的研究进展

相对于药物治疗的不良反应和手术治疗的多种并发症,针灸作为常用的中医保守治疗方式,具有安全、有效等优点,成为《中医骨伤科临床诊疗指南·膝痹病》[11]中非药物治疗的首选方式。

2.1 对膝关节局部的调节 “腧穴所在,主治所及”,针灸通过刺激膝关节局部腧穴,缓解膝关节肌肉痉挛,平衡下肢肌群的肌力,并促进毛细血管扩张,从而改善膝关节局部血液循环和代谢,清除病变局部的病理产物,降低炎症细胞因子水平,以维持关节活动功能,发挥抗炎镇痛作用。

(1)对物理因素的调节 贺文华等[12]通过针刺阴陵泉、阳陵泉及阿是穴增加膝关节局部的浅表微循环血流灌注量,使血液和组织间进行物质交换,为膝关节提供营养。迟振海等[13]在腧穴敏化论的指导下,对膝关节局部运用热敏灸疗法,改善局部微循环,减轻僵硬、疼痛等症状。研究显示,电针伏兔可有效提高下肢肌群尤其是股四头肌的肌力,增加膝关节活动度,改善膝关节功能,在一定程度上可促进局部解剖结构和下肢力线的恢复[14]。严文等[15]在双侧膝眼、血海及梁丘等穴位实施赤凤迎源针法,能增强膝部肌群的肌力和提高膝关节稳定性。武永利等[16]研究发现,在内膝眼、外膝眼及鹤顶处施以温针灸,可减轻KOA模型兔关节软骨及软骨下骨的退变,延缓软骨下骨增生和关节间隙变窄进展,具有减轻软骨下骨髓水肿的作用。尹帮兵[17]运用温针灸治疗KOA,结果发现可减轻患者软组织痉挛,减小关节腔滑膜、积液厚度,改善骨代谢。

(2)对化学因素的调节 目前,临床医师普遍认为针灸主要通过降低关节腔内的IL类致炎因子等细胞因子水平[10,18]发挥镇痛消炎的作用。如李振[19]使用银质针刺激阿是穴,可降低血清IL-1、IL-6水平,具有减轻炎性反应的作用；韦星成等[20]在温针灸基础上加用刺络拔罐疗法(取阿是穴),可有效降低血清IL-1β含量,改善膝关节疼痛和关节功能。另外,卢莎等[21]研究发现,青龙摆尾针法联合火针能通过降低MMPs水平,保护关节软骨,减轻膝关节疼痛,总有效率达97.92%。朱仕强等[22]通过实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测技术发现,内热针同样可通过刺激内膝眼和外膝眼降低MMPs水平,进而延缓异常骨代谢速度,促进软骨下骨重建。此外,部分学者研究发现通过针灸刺激局部穴位,可促使释放腺苷等物质[18,23-24],也可产生局部镇痛效应。研究表明,VIP可抑制滑膜细胞中NF-κB信号通路的激活[25],电针可上调VIP在关节液中的含量从而消炎止痛[26]。

综上所述,普通针刺、火针、内热针、电针、温针灸及热敏灸均对膝关节局部病变有显著疗效。其中温针灸和热敏灸在疗效上无明显差异[27],可根据患者的实际情况自行选择治疗方法。在选穴方面,上述研究多选取膝关节局部穴位。

2.2 对神经生理机制的调节 针灸对神经生理机制的调节主要通过神经刺激调节促使机体自愈,包括中枢刺激与外周刺激两种方式。通过激活穴位下的感受器将针刺刺激转换为神经信号,并向各级神经中枢传递[18]。研究表明,针刺治疗KOA疼痛主要从外周和中枢层次进行调节,以发挥治疗作用[28]。

(1)对外周敏化的调节 通过针灸穴下感受器或神经末梢引发神经电活动,从而产生神经信号,信号向两端传递,其中传向末端的兴奋可直接对所支配范围的皮肤、肌肉等组织产生影响,缓解肌肉痉挛,同时还可提高外周感受器的兴奋阈值[18]。邓业川等[29]研究发现,在距离膝关节疼痛点5～10 cm范围内施以浅针疗法,可刺激皮下疏松结缔组织产生电压,改变病变部位的细胞离子通道并降低膜兴奋性,从而减轻对感觉神经元的刺激,达到止痛效果,总有效率达95.00%。杨昆吾等[30]研究表明,电针刺激左侧阳陵泉和内膝眼,可抑制KOA模型大鼠L3～5的DRG中初级感觉神经元的外周敏化程度。

(2)对中枢敏化的调节 针灸的选择性调节作用以脊髓节段支配机制作为基础。程施瑞等[31]研究发现,通过电针刺激KOA患者的阳陵泉、阴陵泉、内膝眼和外膝眼,可诱导下丘脑、垂体释放内源性β-内啡肽,与阿片受体结合并抑制GABA释放,发挥镇痛作用。杨昆吾等[30]研究发现,电针干预KOA模型大鼠的左侧阳陵泉和内膝眼,可抑制脊髓背角P物质(SP)、CGRP等释放,缓解脊髓的中枢敏化,减缓KOA的发展,减轻疼痛。有学者通过功能性磁共振成像(f MRI)技术检测发现,与假针灸相比,针灸刺激头部感觉区的穴位,可调节前额叶皮质等痛觉反应区的活动,增强神经网络的连接性,抑制下行疼痛调节通路[32]。

综上所述,头针、电针与浮针对中枢神经机制病理性改变的针对性强,疗效显著。在选穴方面,范围广,种类多,既有在局部解剖基础上选择的膝关节疼痛点(激痛点),也有在头针理论支持下选取的头部感受区穴位。

3 小结

KOA归于中医“骨痹”“骨痿”“膝痹”范畴。中医认为,其病因病机大致可分成虚实两类。一方面,寒湿、瘀血等有形之邪阻滞经脉,致使肢体经络气血不畅,不通则痛。另一方面,肝主筋,肾主骨,脾主四肢肌肉,当此三脏出现虚损,精血俱虚,则筋骨失养,关节不利,不荣则痛。现代医学较为普遍的观点是膝关节局部病变和中枢神经生理机制的改变共同导致了KOA疼痛的形成。

针对KOA疼痛的治疗手段目前尚无明确的指南推荐,针灸治疗膝关节疼痛由来已久,但少有学者从现代病理机制中寻找支持针灸治疗该病的有效证据。故笔者主要从膝关节局部病变和中枢神经生理这两大机制切入,总结针灸治疗KOA疼痛的临床证据,并加以分析。针灸通过刺激腧穴,疏通经气,气行则血行,濡养全身肌肉,以实现“通而不痛,荣而不痛”的目的。不同的针灸疗法对KOA疼痛的影响各有偏重。其一,改善膝关节局部病变,普通针刺、火针、内热针、温针灸和热敏灸主要通过行气,使气至病所,促使肌肉被动收缩,松解肌肉粘连,改善局部微循环,延缓软骨下骨退变、增生,减轻骨水肿。其二,从神经生理机制角度对KOA疼痛进行调节,浅针可提高神经元兴奋阈值,减轻外周敏化和中枢敏化程度,加强脑部痛觉反应区的联络。其三,电针可影响上述两大机制。在选穴方面,膝关节局部病变多为局部取穴,而从神经生理机制角度选穴重视解剖结构和头针选穴规律。

综上,笔者认为可将针灸作为防治KOA疼痛的主要措施之一向临床推广。但目前专门针对针灸调节中枢敏化的研究仍处于起步阶段,大部分与此相关的临床研究存在样本量少、切入角度单一等问题,无法全面阐述针灸治疗KOA疼痛的作用机制。而针对外周敏化的研究较少,多与膝关节局部病变中的化学因素相杂糅,论述不够清晰。希望后期可开展更多的大样本研究,从多个角度进行综合论述,对于更好地阐述针灸治疗KOA疼痛的作用机制具有重要意义。