超声在类风湿关节炎治疗中的应用进展

王丹　陈延强　赵华群　莫秋艳　梁春燕　何晓红　刘雪玲

【摘 要】 超声作为医疗应用历史悠久的影像学技术，除了在类风湿关节炎的诊断、炎症活动度评估、疗效评价中应用广泛，在类风湿关节炎的治疗中亦有一定的应用，并取得了一定的成绩。总结超声在类风湿关节炎治疗中的应用进展，发现应用超声治疗类风湿关节炎主要有超声空化效应、超声靶向微泡破坏技术、声动力疗法、无创超声刺激脾脏经胆碱能抗炎途径等方面，可为类风湿关节炎的治疗提供新思路。

【关键词】 类风湿关节炎；超声疗法；空化效应；超声靶向微泡破坏；应用进展；综述

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种与滑膜炎和软骨、骨破坏相关的自身免疫性疾病，具有难治愈、致残率高的特点。目前，RA的主要治疗药物为改善病情抗风湿药、糖皮质激素、生物制剂等，但由于药物生物利用度较差和生物半衰期较短，需要长期使用，给患者带来严重的不良反应。因此，挖掘新的手段协助治疗RA具有重要的意义。

超声作为医疗应用历史悠久的影像学技术，在RA的诊断、炎症活动度评估、疗效评价中应用广泛［1-4］。随着超声技术的不断发展，超声诊断技术逐渐与治疗相结合，并逐步应用于RA治疗，且取得了一定的成绩。本文综述超声在RA治疗中的应用进展，旨在为RA的治疗提供一种新思路。

1 超声空化效应治疗RA

1.1 空化效应概述 空化效应是超声的一种重要物理效应，是指液体中的微小气泡在超声作用下发生震荡、膨胀、收缩及内爆等一系列动力学过程，微小气泡爆炸的瞬间气泡内能量快速释放，产生高温、放电、微射流等机械效应，超声产生的机械效应可穿透细胞膜，导致细胞膜通透性增加和细胞内吞作用增加。

1.2 超声空化效应联合超声造影剂微泡可增强药物在RA滑膜组织中的摄取量 2005年，NAKAYA等［5］将甲氨蝶呤（MTX）直接注射到关节间隙，利用增强超声触发MTX进入滑膜细胞，靶向增加MTX在RA病变处的积累，显著增强了其抗炎作用。2008年，NAKAMURA等［6］将组蛋白去乙酰化酶抑制剂与超声联合，探讨其对人体RA成纤维样滑膜细胞（FLS）的作用，结果发现，超声可以帮助组蛋白去乙酰化酶抑制剂在较低浓度下即可对FLS造成影响，如降低FLS活力、诱导细胞凋亡，组蛋白去乙酰化酶抑制剂联合超声可靶向控制滑膜增殖和炎症。

1.3 超声结合微气泡造影剂可以增加皮肤通透性，增强药物传递 LIAO等［7］评估了超声-微气泡介导的双氯芬酸钠对佐剂诱导的RA模型的有效性，结果发现，超声结合微气泡的治疗可以增强皮肤的渗透性，增强双氯芬酸钠的传递，引起关节炎区滑膜新生血管的减少，进而抑制关节的炎症。

1.4 微泡增强的超声空化效应能直接破坏RA滑膜血管翳而起到治疗作用 血管翳是RA关节病变、软骨破坏的主要原因及病理基础，具有增生活跃、血管丰富、侵蚀破坏软骨及骨组织等特点。破坏滑膜血管翳则可直接抑制RA的进展。ZHANG等［8］通过建立兔膝关节胶原诱导关节炎模型，静脉注射造影剂微泡协同超声治疗模型关节炎症，结果发现，在一定的超声辐照及微泡浓度条件下，超声空化效应可直接破坏模型的滑膜血管翳，减轻关节炎症状。该团队同时将超声治疗组、微泡组、超声加微泡组对比研究发现，超声加微泡组治疗的模型兔，病理性滑膜炎评分明显低于其他组，且不会损害关节炎模型的周围组织［9］。作用机制可能与超声空化效应导致滑膜微血管破裂、微血栓形成，从而减少滑膜的血供，导致滑膜坏死有关。

2 超声靶向微泡破坏（UTMD）技术治疗RA

2.1 UTMD概述 UTMD是一种安全的物理靶向技术，使用超声微泡携带基因/药物，将微泡传递到目标部位，通过不同强度的超声破裂微泡，以释放其治疗作用。UTMD过程中超声产生的空化效应和声孔效应可提高细胞膜通透性，增强细胞内吞作用，提高基因转染靶向组织和药物传递器官的效率，是一种有前途的治疗基因/药物递送方式［10］。

2.2 UTMD在RA治疗中的应用 UTMD在肿瘤［11-14］、动脉粥样硬化斑块［15-16］、心脏疾病［17-18］、视网膜疾病［19］、帕金森［20-21］等疾病中有良好的应用。在RA治疗的应用方面，UTMD因可增强超声空化效应，触发滑膜腔内靶向脂质体/纳米载体的药物释放，使其成为一种有效的RA协同治疗手段。

MTX是RA的一线治疗药物，目前常用的给药方式是口服或静脉注射，但这些给药方式治疗靶点药物浓度较低，且可能引起全身毒性反应。ZHAO等［22］设计合成脂化MTX并组装成微泡，通过UTMD技术实现受控脂化MTX递送，用于靶向RA治疗。实验者先在体外用RAW264.7细胞系操纵MTX控释，并在RA兔体内进一步验证。结果显示，与解离性MTX相比，脂化MTX微气泡可精确地影响感染灶，并显著提高RA的疗效。WU等［23］研发了纳米平台——iRGD肽功能化回声脂质体，该脂质体通过薄膜水合作用方法封装了MTX和吲哚菁绿荧光探针，利用低频超声触发脂质体释放MTX靶向治疗胶原诱导性关节炎小鼠模型的关节炎症，结果发现，MTX的靶向释放大大提高了MTX治疗效果并减少全身不良反应，关节组织学评估进一步显示，经脂质体和超声处理的小鼠炎症细胞浸润和血管生成明显降低。

地塞米松也是关节炎的主要治疗药物，但是高剂量的地塞米松可造成多种不良反应，如糖代谢受损、肥胖、骨质疏松等，而且糖尿病、伤口修复抑制患者糖皮质激素的全身使用受到限制。WANG等［24］利用UTMD效应，将载有地塞米松磷酸钠的聚乙二醇修饰的叶酸偶联脂质体治疗胶原诱导关节炎大鼠踝关节模型，结果表明，在UTMD效应下，靶向脂质体的地塞米松释放得到了明显的改善，低剂量即可有效减轻关节肿胀，降低血液中炎性细胞因子水平，减少滑膜增殖及关节炎症，从而抑制骨侵蚀，是一种很有前途的靶向協同治疗RA的方法。

UTMD在RA治疗中的应用，除了靶向递送药物释放，还提高了基因的转染效率。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是RA炎症过程中表达最早的炎性因子，可通过刺激破骨细胞的形成诱导骨侵蚀和关节损伤，因此，抑制TNF-α的激活可能会抑制疾病的进展，进一步缓解或治愈本病。WANG等［25］通过构建胶原诱导性关节炎大鼠模型，利用UTMD技术将TNF-α受体转染到模型大鼠炎症关节的肌肉和滑膜细胞中，结果显示，UTMD技术可明显提高TNF-α受体的转染效率，从而缓解关节炎症状，并降低外周血和滑膜组织中炎症因子的水平。

3 声动力疗法（SDT）治疗RA

3.1 SDT概述 SDT是一种起源于光动力疗法的非侵入性治疗技术，介导声动力治疗的一类物质被定义为声敏剂。SDT主要利用低频低强度超声激活声增敏剂，从而产生活性氧物质杀伤肿瘤细胞或炎性细胞。SDT具有高穿透力、无创性和可控制性的优点，目前主要集中在实体肿瘤的研究中，并取得了显著的治疗效果［26-27］。在RA治疗应用方面，因SDT无创性和组织穿透能力强，可以杀死活化的滑膜炎症细胞，具有良好的应用前景。但该疗法治疗RA存在一定的局限性。首先，缺乏具有高灵敏度、安全性和渗透性的有效声敏剂；其次，声增敏剂在关节中的微小积累和缺氧的滑膜微环境严重限制了SDT的治疗效果。

3.2 SDT在RA治疗中的应用 吲哚菁绿在早期炎症性关节滑膜炎中具有超声增敏剂和良好的荧光成像特征。基于其生物学特性，TANG等［28］对RA-FLS体外研究发现，吲哚菁绿介导的SDT可引起严重的FLS细胞损伤和细胞凋亡，为RA的治疗提供了新思路。

斯帕夫沙星作为一种氟喹诺酮类抗菌药物，具有显著的声敏感性［29］。研究发现，全身给药后，斯帕夫沙星在关节组织中保留较多，这为靶向关节滑膜组织中FLS的异常增殖提供了可能。LI等［30］开发了一种超声增敏剂斯帕夫沙星掺入人血清白蛋白的凹立方铑纳米酶，在超声激活过程中实现相互加强的SDT。作用原理包括：一方面是在超声条件下，斯帕夫沙星通过诱导过量活性氧的产生导致线粒体功能障碍，从而抑制FLS；另一方面是凹立方铑被用作具有內源性过氧化物酶和过氧化氢酶类似酶活性的纳米酶，这不仅缓解了关节缺氧，抵抗血管生成，而且通过提高氧气水平，大大提高了SDT的疗效。

4 无创超声刺激脾脏经胆碱能抗炎途径治疗RA

2000年，BOROVIKOVA等［31］发现了副交感神经抗炎症通路，通过该通路大脑调节对内毒素的系统性炎症反应，减少炎性细胞因子（TNF-α、IL-6）的释放，但不减弱抗炎症细胞因子（IL-10）的释放。乙酰胆碱是主要的迷走神经递质，因此又被命名为胆碱能抗炎途径。随着胆碱能抗炎途径研究的进展，人们发现这一途径依赖于一种强大的神经-免疫相互作用，该机制假设副交感神经在应对迷走神经损伤时，将信号从大脑传递到肾上腺素能脾神经，脾神经与脾免疫细胞间相互作用。当迷走神经被电流实验刺激时，这种神经免疫反射就会被触发，抑制感染或组织损伤产生的炎症反应［32］。该通路需要迷走神经、脾神经、脾脏和脾细胞的相互作用［33］。

迷走神经刺激可通过胆碱能抗炎途径抑制关节炎症。LEVINE等［34］在关节炎大鼠模型中得到了证实，而KOOPMAN等［35］将迷走神经电极袖带植入RA患者进行治疗，发现迷走神经刺激可显著降低患者体内TNF水平，从而改善RA关节炎症的严重程度。无创超声刺激亦可激活由迷走神经刺激触发的相同胆碱能抗炎途径。COTERO等［36］通过小鼠急性炎症模型证实超声刺激脾脏可以将细胞因子对内毒素的反应降低到与基于植入物的迷走神经刺激相同的水平。同团队成员ZACHS等［37］则进一步建立了K/BxN血清转移性关节炎小鼠模型，通过每日不同超声强度参数无创刺激小鼠脾脏，结果发现，只有在特定的超声参数时，才有可能产生明显的治疗效果，剂量和疗程也都会对治疗效果产生影响。同时，超声刺激脾脏的疗效还依赖于脾脏的特异性靶向，在缺乏T细胞或B细胞的动物中疗效较差，而刺激脾脏以外的其他部位则无效。COTERO等［36-37］团队的研究基本确立了无创超声刺激脾脏经胆碱能抗炎途径治疗RA的可行性。

5 其他方面的应用

超声电泳作为渗透增强剂，可通过皮肤角质层传递大分子活性物质和化学物质，增加药物的体外释放效果。VAIDYA等［38］采用溶剂铸造法制备MTX贴片，研究MTX联合3种物理渗透增强剂（超声电泳、电穿孔和冷激光）的体外释放效果。结果发现，超声电泳联合MTX贴片对RA的治疗有显著指导作用。

6 小结与展望

综上所述，随着超声技术的研究进展，超声在RA中的治疗作用不断被挖掘，在其治疗中发挥直接或间接作用。随着纳米微泡制备技术的发展以及声增敏剂的不断开发，未来超声在RA治疗领域中的应用将有更为广阔的前景。

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收稿日期：2023-05-15；修回日期：2023-06-28