臭氧水治疗膝骨关节炎的临床疗效及对关节液细胞因子的影响

骨关节炎(osteoarthritis，OA)是中老年人的常见病和多发病，其中膝关节受累最为常见。多种细胞因子在骨关节炎发生发展过程中起重要作用，尤以血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、白细胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)、白细胞介素-1β(Interleukin-1β，IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)最为重要。膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)是以关节的疼痛、僵硬肿胀，甚至功能丧失为临床表现的一种慢性退行性疾病。目前治疗方法很多，其中关节内激素注射在临床中应用最为广泛，且疗效确切，但由于激素的不良反应及在糖尿病等疾病中应用的限制，迫切需要一种新的治疗方法来替代。近年来臭氧水因其显著的抗炎作用被广泛应用于KOA的治疗中，关节腔内注射臭氧水治疗KOA疗效显著，且不具有激素的不良反应及应用限制，但国内外文献中对其作用机制的研究并未完全阐明。故本研究通过观察关节腔注射臭氧水对病人关节液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α的影响，以评价臭氧水关节腔注射治疗KOA的疗效，探讨臭氧水治疗KOA的作用机制，为临床治疗提供依据。

选择我科于2015年12月至2017年5月收治的98例KOA病人，X线示Kellgren&Lawrence分级0～3级，其中男性26例，女性72例；年龄50～75岁；病程6～62个月。采用随机表法将符合诊断和纳入标准的病人分为试验组和对照组，每组49例。两组间性别、年龄、病程、膝关节X线分级等一般情况差异无统计学意义。本研究已获得本院医院伦理委员会批准，并由病人及家属签署知情同意书。

纳入标准：符合中华医学会骨科学分会制订的《骨性关节炎诊治指南》中的相关诊断标准：(1)近1个月大多数时间有膝关节疼痛；(2)X线片示关节间隙有变窄、软骨下见骨硬化和（或）囊性变、骨赘形成；(3)关节液检查清亮、黏稠；(4)年龄≥40岁；(5)晨僵≤30 min；(6)活动时有骨摩擦音或骨摩擦感。符合“(1)+(2)”条或者“(1)+(3)+(5)+(6)”条或者“(1)+(4)+(5)+(6)”条，均可诊断为膝关节骨性关节炎；近期未服用镇痛药或其他药物疗。

排除标准：(1)年龄≥80岁；(2)怀孕和哺乳期妇女；(3)患者合并其他疼痛性疾病，如风湿、类风湿关节炎、关节创伤、结核、肿瘤等；(4)关节周围皮肤有严重缺损或溃疡；(5)膝关节畸形及关节腔消失者；(6)全身感染或传染性疾病患者。

试验组病人关节腔注射臭氧水治疗；对照组病人关节腔注射复方倍他米松注射液治疗。

（1）臭氧水制备：将室温控制在20～25℃，打开臭氧水治疗仪，开启氧气阀，注入双蒸水，臭氧水浓度设定为20μg/ml（臭氧水浓度在10～20μg/ml足以消灭感染，起到灭菌的作用），制备完成后直接抽取注射。

（2）操作方法：取仰卧位，将膝关节用枕头垫高并使膝关节屈曲约90～120°，常规消毒铺洞巾，1%利多卡因局部麻醉后用7号针头以髌骨上缘与髌骨内缘水平连线的交点为穿刺点进行穿刺，针头经穿刺点向内下方进入关节腔，有明显落空感时停止进针，回抽有关节液流出或推注时无阻力，证实已进入关节腔内。试验组：将浓度为20μg/ml的臭氧水20ml注入关节腔，停留30s后完全抽出，如此反复灌洗关节腔，至抽出的灌洗液清澈、透明为止，抽尽后向关节腔注射10ml同浓度的臭氧水不再抽出。最后关节周围痛点共注射10ml臭氧水。

对照组：将0.9%氯化钠注射液20ml注入关节腔，停留30s后完全抽出，反复灌洗至抽出的灌洗液清澈、透明为止，抽尽关节腔内的生理盐水后向关节腔注入稀释后的复方倍他米松注射液10ml。稀释方法：复方倍他米松注射液1ml+2%利多卡因注射液5ml+0.9%氯化钠注射液14ml，共20ml。关节腔内注射10ml，余10ml注射至关节周围痛点。每周治疗1次，每次治疗方法相同，治疗3次为1疗程，每次治疗结束后帮助病人活动膝关节，使药物能够在关节腔内均匀分布，并嘱咐病人3周内尽量避免负重，减少活动，充分休息。

所有病人分别于治疗前和末次治疗1周后抽取关节液待检，将抽取的关节液置入离心管中（2.0ml/管），-80℃冰箱保存备检。待标本收集完，所有标本解冻后置入离心机(3000rpm)离心10min，离心结束后用移液器将离心管中上清液分装于离心管（1.0ml/管）中，采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测关节液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α的含量，用酶标仪测定各孔的吸光度值。

治疗后1周时采用Lysholm评分评价两组病人的膝关节功能，Lysholm量表包括疼痛、绞锁、不稳定、肿胀、上楼、跛行、支持、下蹲8个项目，总分100分，分数越高表示膝关节功能越好。临床控制：临床症状消失，关节体征功能恢复正常，可以正常工作及生活。显效：临床症状基本消失、关节体征功能基本恢复正常，基本胜任工作及生活，但行走或劳累后仍会有隐痛不适。有效：临床症状有所减轻，关节轻微疼痛功能活动有所改善，对正常工作和生活有影响。无效：临床症状、关节体征没有改善，行走疼痛难忍。总有效率=（临床控制例数+显效例数+有效例数）/总例数×100%。

应用SPSS 16.0统计软件分析，计量资料以均数±标准差(`x±SD表示，治疗前后比较采用配对t检验，组间比较采用方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

两组病人治疗前关节液中VEGF、IL-6、IL-1β、TNF-α含量和膝关节Lysholm评分差异无统计学意义。两组病人治疗后关节液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α含量均低于治疗前水平，治疗后膝关节Lysholm评分较治疗前均明显增加，差异有统计学意义(P<0.05)，试验组与对照组关节液中VEGF、IL-6、IL-1β、TNF-α含量和膝关节Lysholm评分组间差异无统计学意义（见表1）。

表1 2组病人治疗前后各指标变化情况

*P<0.05，#P<0.05，与治疗前相比；△P<0.05，治疗后组间相比

两组病人对照组临床控制20例，显效13例，有效12例，无效4例，总有效率91.8%；试验组临床控制18例，显效11例，有效14例，无效6例，总有效率87.8%，两组总有效率差异无统计学意义（X²=0.227，P>0.05，见表2）。

表2 两组病人有效率比较(%，n=49)

除试验组3例病人出现短暂关节疼痛加重外，余病人均无严重并发症出现。

传统的观点认为，KOA为骨关节的退变性变，但最近的研究多认为KOA是一种炎症性疾病。大量研究证实，在KOA的多种动物模型和KOA病人的软骨、滑膜组织及关节液中均可检测到多种炎性细胞因子。与KOA相关的细胞因子种类很多，作用机制复杂，且细胞因子之间互相影响。当发生KOA时，与分解相关的细胞因子表达上调，与合成相关的细胞因子水平也会增高。所有这些细胞因子中，VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α与KOA的关系最为密切，它们是KOA发病的关键细胞因子，检测其在关节液中的水平可作为KOA的诊断依据。本研究两组病人在治疗前均发现VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α水平的升高。

成熟的正常关节软骨无血管神经分布，由于组织退变、负荷过重、过度使用、创伤、关节变形等原因导致关节软骨发生一系列病理生理改变，其中软骨内抗血管生成因子数量减少，如血小板反应蛋白-1(TSP-1)、软骨调节素-1(CHM-1)等，促血管生成因子数量增加，主要以VEGF为主。有文献报道在兔KOA模型早期已检测到VEGF的高表达，其可能参与了骨性关节炎发病过程中的关键环节。也有学者等通过研究证实滑液中的IL-6主要来源于关节滑膜的内衬层细胞。在炎症细胞聚集的部位存在IL-6强阳性表达。在IL-1的所有亚型中，IL-1β是诱导炎症的关键启动因素，可诱导软骨细胞合成大量的MMP-13、降解软骨细胞的外基质。而软骨细胞降解产生的胶原、糖蛋白和大分子物质可引起滑膜炎症，促进IL-1β释放增加，刺激软骨细胞继续分泌更多的MMPs，进一步造成软骨破坏，形成恶性循环，导致软骨组织的退行性变。TNF-α是介导软骨破坏、细胞基质降解及滑膜炎症的关键细胞因子，可使软骨中MMP-13和MMP-1的含量增加，软骨胶原被裂解，加速软骨外基质的破坏。

本研究结果显示，经治疗后试验组与对照组关节液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α浓度显著下降，膝关节Lysholm评分显著增加，说明臭氧水与倍他米松均有效抑制了VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α的过度表达。臭氧液中含有的过氧化氢可作为化学信使迅速进入组织细胞内液诱导抗氧化酶过度表达，从而清除炎症和过多的活性氧。臭氧水的抗炎性在于臭氧水到达病变部位后解离出的羟基和单原子都是强氧化剂，起到杀菌消炎的作用；还可以使抗氧化酶的表达下调，中和反应性氧化产物抑制其表达，使炎性细胞因子的合成减少，从而起到抗炎作用；臭氧水还能拮抗VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α等炎性细胞因子的释放，并阻断其对其他致炎因子的介导作用，抑制炎症反应的发生。膝关节Lysholm评分是反映膝关节功能状态的重要指标，其评分的增加预示了膝关节内臭氧水治疗与糖皮质激素有着同样良好的效果。

从研究结果来看，两组治疗后关节液中VEGF、IL-6、IL-1β和TNF-α含量均明显下降，膝关节Lysholm评分均明显提高，且组间比较差异无统计学意义，可推断臭氧水与复方倍他米松具有同样强大的抗炎作用。

综上所述，臭氧水在骨性膝关节炎病人的治疗中，可在一定程度上替代激素治疗，为合并糖尿病等膝关节骨性关节炎病人在治疗上提供一种新的选择。

----本文摘自《中国疼痛医学杂志》2020年第26卷第02期