类似临床的冷冻疗法减少滑膜炎症

作者：宋洋 北京积水潭医院

膝关节骨性关节炎（KOA）是成年人和老年人最常见的退行性关节疾病，被认为是疼痛和功能障碍的主要原因之一。一系列风险因素与KOA相关。众所周知，前交叉韧带断裂或重建会增加KOA进展的可能性。胫股不稳动物模型，例如前交叉韧带横断术（ACLT）已被用于诱导与人类创伤后和慢性KOA相似的变化。最近的一项研究表明，ACLT诱导的大鼠KOA可促进四头肌和胫骨前肌的神经肌肉接头重塑和萎缩，与炎症症状、步态变化、，以及肌肉基因和蛋白表达的变化7.创伤后生化和生物力学变化改变软骨细胞的代谢模式，软骨细胞激活适应性反应，包括促炎细胞因子。在这些细胞因子中，白细胞介素（IL）-1β、IL-6和肿瘤坏死因子（TNF）-α在KOA的病理生理学中表现突出，由于其对关节的分解代谢和破坏作用。这些变化是进行性的，经常通过放射学和症状学征象来识别。
在KOA的治疗中，控制促炎细胞因子被视为一种治疗药理学方法。然而，与其他药理学疗法一样，抗细胞因子药物也表现出潜在的医源性效应，有利于寻找补充疗法。冷冻疗法是一种非药物资源，用于控制炎症，改善急性肌肉骨骼创伤后的临床状况。此外，它成本低、相对安全且易于使用。尽管冷冻疗法广泛用于控制急性创伤后的疼痛和炎症，但有充分证据表明其有益效果，关于其对慢性关节损伤的影响，人们知之甚少。最近的一项综述显示，尽管一些临床指南建议冷冻疗法来治疗KOA症状，但关于冷冻疗法用于这一人群的证据不足。很少有动物研究调查这一问题，异种基因方案（使用的物理药物、应用时间和周期）主要关注冷冻疗法在膝关节炎动物模型中的即时反应。最近，研究表明连续14天应用局部冷冻疗法对佐剂诱导的关节炎具有局部和系统性抗炎作用，主要通过IL-6/IL-17途径抑制，独立于TNF-α。虽然这是一个相关的发现，但该研究是在类风湿关节炎动物模型中进行的，对关节具有潜在的破坏性免疫作用，冷冻治疗方案没有遵循肌骨疾病的临床建议。我们发现之前没有研究评估冷冻疗法在KOA动物模型中的效果，与在人类中观察到的特征相似。冷冻疗法在动物模型中控制KOA炎症的一种可能的有益效果可以为其临床应用提供新的科学证据。本研究的目的是在ACLT生成的KOA大鼠模型中，研究临床类冷冻疗法对功能损伤和滑膜炎症的影响。我们的假设是冷冻疗法可以改善动物的步态功能并减少炎症迹象。
我们的研究结果首次表明，临床类冷冻疗法对ACLT诱导的KOA是一种有益的干预，因为它改善了足迹模式，其效果由关节滑膜炎症的下调介导。冷冻治疗组由于白细胞向关节腔的迁移减少，炎症过程减少，这表明对滑膜炎症的控制有积极作用。这些发现证明了冷冻疗法作为KOA关节炎症非药物治疗的潜力。
虽然在关节炎动物模型中很少研究冷冻疗法的抗炎作用，但已经提出了一些作用机制来解释冷冻疗法对减少关节炎症过程的作用。一次长期冰敷（4 小时）尿酸盐结晶诱发滑膜炎的狗膝关节滑液中白细胞吞噬功能降低。这种影响归因于滑液粘度的增加，这可能阻碍了白细胞向晶体的移动。在另一项研究中，冰袋（ 在兔酵母菌多糖诱导的关节炎模型中，细胞浸润和滑膜增生减少。在创伤模型中，患有桡腕韧带扭伤的猪在两次应用碎冰袋（在这些研究中，滑膜炎和炎症通过降低关节内温度得到抑制。根据之前的研究，导致基质降解的酶活性（即胶原酶）在低温下会降低。尽管我们没有测量关节内温度，但这些机制也可能发生，导致关节炎症的降低。与冷冻疗法相关的另一个可能机制是局部代谢减少，这在早期的研究中得到证实，导致滑膜中细胞浸润减少，从而炎症介质的激活减少。
众所周知，促炎细胞因子，如IL1-β和TNF-α，发挥分解代谢作用，并以多种方式导致KOA关节退变，包括蛋白酶激活和II型胶原抑制，II型胶原是细胞外基质的主要成分之一。其他细胞因子，例如IL-17，在中性粒细胞募集中起着重要的介导作用，根据我们的结果，冷冻疗法在减少(≥55%）滑液中促炎细胞因子水平。冷冻疗法应用于关节炎大鼠爪子的早期研究（30 分钟，每天两次，持续14天）显示局部和全身抗炎作用，主要由IL-6和IL-17的基因和蛋白表达介导，独立于TNF-α。在不同病理和生理条件下进行的研究表明，冷冻疗法对NF-kβ依赖性基因抑制IL-1β、TNF-β和IL-6的有益作用。这些途径也与本研究中观察到的冷冻疗法的效果有关。
尽管在接受冷冻治疗的KOA组中观察到炎症过程显著下降，但滑膜的组织病理学征象没有改善。这一结果表明，所用的实验模型诱导了KOA，冷冻治疗不会改变滑膜疾病的症状。