白细胞介素-1在突出腰椎间盘中的表达.doc

白细胞介素-1在突出腰椎间盘中的表达中国脊柱脊髓杂志 2000年第1期第10卷 临床论著作者：赵剑赵敦炎张明姚登福陆建新单位：赵剑(南通医学院附属医院骨科)；赵敦炎(南通医学院附属医院骨科)；张明(南通医学院附属医院骨科)；姚登福(临床分子生物学中心226001江苏省献通市)；陆建新(临床分子生物学中心226001江苏省献通市)关键词：白细胞介素-1；腰椎间盘突出症；坐骨神经痛摘要：目的：探讨白介素-1（IL-1）在腰椎间盘突出症坐骨神经痛发生中可能起到的作用。方法：对25例腰椎间盘突出症患者手术取出的髓核组织以酶联免疫吸附方法测定髓核中IL-1和IL-1。以5例因腰椎骨折手术患者术中所取髓核组织作为正常对照。此外，对患者坐骨神经疼痛程度以Dallas疼痛调查表作评分。结果：在髓核组织中测得IL-1与IL-1的存在。患者髓核中IL-1含量明显高于正常组(P0.01)；而在不同突出类型之间IL-1无显著性差异。IL-1的含量与疼痛程度有相关性。结论：在腰椎间盘突出症坐骨神经痛的发生中，细胞因子尤其是IL-1可能起到某种重要作用。分类号：R681.5+3文献标识码：A文章编号：1004-406X(2000)-01-0015-03Presence of interleukin-1 in sciatic pain due to herniated disc of the lumbar spineZHAO Jian,ZHAO Dun-yan,ZHANG Ming,et alAbstract Objective：To determine the role of inflammatory cytokine interleukin-1(IL-1) in the mechanism of sciatic pain in lumbar disc herniation.Method：During operation,herniation lumbar discs of 25 patients were classified macroscopically into extrusion and sequestration types.Nucleus adjacent to nerve roots at the herniation were excised and analyzed by enzyme-linked immunosorbent assay for the presence of iL-1 and IL-1.Another 5 normal nuclei from patients suffering from bursting fracture of lumbar spine were excised and analyzed by the same procedure.Dallas pain Questionnaire (DPQ) was recorded to evaluate the severity of pain.Result：IL-1 and IL-1 were detected in the homogenates of samples.IL-1 activity in herniated nucleus showed significant difference compared with normal nucleus and it showed significant correlation with the severity of pain evaluated by dPQ,while IL-1 did not.No significant difference of IL-1 activity were found between the different types of disc herniation.Conclusion：The results demonstrate that at the site of lumbar disc herniation,IL-1 and IL-1 are produced,especially IL-1 may play an important role in the mechanism of sciatic pain.Authors address Department of Orthopaedic Surgery,Affiliated hospital of Nantong Medical College,Nantong,Jiangsu,226001，ChinaKey words IL-1;Lumbar disc herniation;Sciatic pain机械压迫常被认为是腰椎间盘突出症坐骨神经痛的直接原因，切除突出的椎间盘以解除神经根受压一直是临床上治疗严重腰椎间盘突出症的首选方法。然而，随着临床经验的不断丰富，特别是近年来影像学的发展，发现腰椎间盘突出的程度及其对神经根造成的压迫程度与病人的临床症状并不总是一致，手术中也常常发现神经根表现出充血、水肿，类似一种炎症样变化1。所以，仅以机械因素解释腰腿痛的机制是远远不够的，炎症因素在其中的作用越来越引起大家的关注。细胞因子中的白细胞介素系列与炎症的发生发展密切相关，在对退行性骨关节炎及多种炎症病变的研究中，已经证实了其作用2。尤其是白细胞介素-1(IL-1)能刺激组织细胞产生前列腺E2（PGE2）3，后者被认为在疼痛产生中起到相当重要的作用。作者对25例腰椎间盘突出症患者和5例腰椎骨折手术患者的髓核组织做IL-1、IL-1测定，并对患病组做了疼痛调查，旨在探讨IL-1在腰椎间盘突出症中的表达及其在神经根痛发生发展中可能起到的作用。1资料与方法1.1患病组1998年5月10月入院准备手术的腰椎间盘突出症患者25例，男18例，女7例，均具有比较典型的坐骨神经痛，伴或不伴下腰痛；直腿抬高试验（+），加强试验（+）；无全身性胶原免疫疾病史和急、慢性感染史；入院后术前血沉、抗“O”、白细胞计数、RF、CRP等检查均正常。手术前夜由同一名非实验组医师对患者疼痛症状做问卷调查，采用达拉斯疼痛调查表（Dallas pain questionnaire,DPQ）4针对日常生活活动部分作疼痛程度评分。手术由同一组医师施行，采用标准的半椎板切除，摘除突出的腰椎间盘组织。根据术中表现，对突出椎间盘按以下类型分别处理：（1）膨出型，取突入椎管与神经根接触部分；（2）突出型，取突破纤维环、后纵韧带与神经根接触部分及肉眼分辨存在退变部分；（3）游离型，取游离到椎管内部分及肉眼分辨明显存在退变部分。1.2对照组取5例因腰椎爆裂型骨折手术减压中发现的受累椎间盘髓核组织作为正常对照。所有病例均系青壮年，伤前身体健康，无腰腿痛史，X线片和CT片均未发现椎间盘退变。1.3检测方法术中取出的髓核组织用PBS缓冲液（0.1M,pH=7）反复冲洗净沾染的血液等，风干，称重，超声粉碎后每100mg组织加1ml pBS液，制成匀浆，以5000r/min的速率离心，取上清液储存于-20中直到实验测定。采用酶联免疫吸附（ELISA）法对髓核组织上清液行IL-1、IL-1定量测定。具体步骤参照试剂盒上说明进行，试剂购自美国Endogen公司（深圳晶美生物工程公司代理），灵敏度均为10pg/ml。同时对每份样本作蛋白定量测定。1.4统计学处理对正常组与患者组IL-1表达水平作t检验，就IL-1水平与神经根痛DPQ评分(%)作直线性回归相关分析。2结果2.1患病组与对照组椎间盘组织中IL-1的含量见表1。经统计分析，两组IL-1含量有显著性差异（P0.01），患病组明显高于对照组。IL-含量无显著性差别(P0.05)。表1两组髓核中IL-1含量比较(xs)（pg/100mg蛋白）nIL-1IL-1患病组2556.1110.65328.2552.02对照组59.815.74351.6634.512.2本组患者髓核突出类型经手术证实为突出型和游离型，未见膨出型。其IL-1含量见表2。两型间IL-1水平无显著性差异(P0.05)。表2不同突出类型髓核中IL-1含量比较(xs)nIL-1含量(pg/100mg蛋白)突出型1859.3117.43游离型755.7111.652.3患者疼痛评分为82%13.1%，与IL-1含量间直线相关（附图,统计软件包：Stata）。附图神经根疼痛Dallas评分(DPQ)与IL-1含量的关系3讨论多年以来，腰椎间盘突出症所引起的神经根痛一直被认为是突出髓核压迫神经根所致，因此治疗上主要以解除压迫为主。然而，有些病例采用保守治疗如局部或全身应用甾体或非甾体类抗炎止痛药也能达到缓解或治愈的效果，其长期随访结果与手术治疗相似5。一些实验也显示仅仅那些受累或有炎症的神经根才能在受压或牵拉时诱发疼痛，切除腰椎间盘解除压迫并不总是有效，有时甚至会加重症状。CT、MRI等可以在20%30%的无任何疼痛史的受检者中发现异常，有时小的局限型椎间盘突出所引起的症状反而更重6。近年来的研究越来越表明神经根疼痛的产生决不仅仅是机械压迫的问题，而是一个相当复杂的病理生理过程。椎间盘组织的降解产物及其通过免疫或非免疫途径产生的神经或非神经源性的生化物质如细胞因子、神经肽、前列腺素、磷脂酶A2等在其中的作用引人注目。在神经根周围可由巨噬细胞等释放多种细胞因子，其中白细胞介素IL-1、IL-6可由纤维母细胞、软骨细胞产生,能促进细胞浸润引起炎症和组织损伤，特别是前者能增加前列腺素E2（PGE2）的产生。PGE2具有极强的致炎作用，局部达到约10-6M浓度就可以直接致痛，即使在更小的浓度(约10-8M)也可使组织对其它致痛物质如白三烯等敏感性增加7。ODonnell实验证明在突出的腰椎间盘中确实有较高浓度的PGE2，且与突出类型和直腿抬高试验结果有关8。IL-1也有提高对疼痛敏感性的效应9。Doita等研究11例破裂型和3例游离型突出患者的髓核组织,其髓核边缘有炎性细胞浸润，且多数浸润细胞均能表达IL-110。Hiroshi等在类似的研究中证实了髓核组织中有IL-1、IL-1的表达，在游离型突出时IL-1表达水平较其它类型为高。体外培养情况下进一步证实髓核组织能产生IL-1、IL-1、PGE2，该作用可被倍他米松所抑制，并且PGE2的产量与培养液中加入的IL-1量呈正相关11。但Hiroshi等未对正常髓核组织作研究比较。本文实验结果表明，在腰椎间盘突出症时，髓核组织中确实存在IL-1，尤其是IL-1表达与正常髓核组织相比有显著性差异，但不同的突出类型之间则未发现统计学差异，可能是因为传统的组织学分型并不能很好地反映临床症状及椎间盘的退变程度。疼痛是一种主观感觉，个体性强，目前对患者症状做评价时无比较容易接受的标准。本次实验采用Dallas疼痛调查表对患者作了问卷调查。该表在设计中考虑了患者对疼痛的主观觉察程度,并就各种疼痛对日常活动影响程度在整体中所占的权重作了比较科学的统计分析,因此在评价下腰痛方面有比较实用的价值。原表分日常生活、工作休闲、心理、社会关系四方面，考虑到本院收治病人实际情况，我们只就疼痛对日常生活的影响作了调查。结果发现患者症状与髓核中IL-1的含量相关，提示IL-1在疼痛发生中可能起到某种作用。最近Wehling等对一组小鼠神经根痛模型以IL-1受体拮抗剂做试验性治疗，症状可获明显缓解，疗效不亚于非甾体类止痛药物12，也提示IL-1与疼痛发生密切相关。Hiroshi提出一种假设11，即髓核突出时IL-1刺激PGE2产生，后者可直接刺激神经根或提高了神经根对白三烯等致痛物质的敏感性，从而造成神经根痛。通过本实验，我们认为IL-1，尤其是IL-1在腰椎间盘突出症坐骨神经痛的发生中可能起着某种重要作用。但IL-1究竟是来源于髓核退变本身还是突出髓核与周围组织接触造成炎症反应而产生，以及它的启动过程及影响因素等目前尚不明了，有待进一步探讨。参考文献：1侯树勋，吴闻文，商卫林，等.髓核突出类型与腰腿痛严重程度的比较研究J.解放军医学杂志，1993，18：348-350.2Schwab JH,Anderle SK,Brown RR,et al.Pro- and anti-inflammatory roles of interleukin-1 in recurrence of bacterial cell wall-induced arthritis in ratsJ.Infect immun，1991，59：4436-4442.3Mizel SB,Dayer JM,Krane SM,et al.Stimulation of rheumatoid synovial cell collagenase and prostaglandin production by partially purified lymphocyte-activating factor(interleukin 1)J.Proc Natl Acad Sci uSA,1981,78：2474-2477.4Lawlis GF,Cuencas R,Selby D,et al.The Development of the Dallas Pain questionaire：An assessment of the impact of spinal pain on behaviorJ.Spine,1989,14：511-516.5Saal JA,Saal JS.Nonoperative treatment of herniated lumbar intervertebral disc with radiculopathy：An outcome studyJ.Spine,1989,14：431-437.6Thelander U,Fagerlund M,Friberg S,et al.Straight leg raising test vs.radiologic size,shape,and position of lumbar disc herniationsJ.Spine,1992,17：395-399.7Yanagisawa M,Otsuka M,Garcia-Arraras JE.E-type prostaglandins depolarize primary afferent neurons of the lumbar spineJ.Spine,1996,21：218-224.8John 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