姜成 楊俊輝 王偉 張鎮(zhèn)武 楊炯灰 楊永龍 黃春明

【摘 要】黃韌帶肥厚（HLF）會(huì)導(dǎo)致腰椎管狹窄（LSS），進(jìn)而引起四肢疼痛、行走障礙等一系列臨床癥狀。其中炎癥是導(dǎo)致黃韌帶肥厚的一個(gè)重要原因，而巨噬細(xì)胞在炎癥中發(fā)揮重要作用。已有人體標(biāo)本、動(dòng)物模型及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)相關(guān)的研究證實(shí)HLF中有巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，但其在HLF中發(fā)揮的具體機(jī)制仍不清楚。本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)巨噬細(xì)胞及其極化在黃韌帶肥厚中的作用的相關(guān)研究進(jìn)展，以期為HLF的病因提供新的見解與研究方向。

【關(guān)鍵詞】黃韌帶；黃韌帶肥厚；巨噬細(xì)胞

中圖分類號(hào)：R392.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-4949（2022）24-0149-03

Research Progress on the Role of Macrophages and Their Polarization in the Hypertrophy of the Ligamentum Flavum

JIANG Cheng1， YANG Jun-hui1， WANG Wei1， ZHANG Zhen-wu1， YANG Jiong-hui1， YANG Yong-long1， HUANG Chun-ming2

（1.The First School of Clinical Medicine， Guangdong Medical University， Zhanjiang 524000， Guangdong ， China； 2.Department of Spine Surgery， the Peoples Hospital of Gaozhou， Gaozhou 525200， Guangdong， China）

【Abstract】Hypertropohy of ligamentum flavum （HLF） can lead tolumbar spinal stenosis （LSS）， and then cause a series of clinical symptoms such as limb pain and walking disorder. Inflammation is an important cause of HLF， and macrophages play an important role in inflammation. Studies on human specimens， animal models and cell experiments have confirmed that there is macrophage infiltration in HLF， but the specific mechanism of its role in HLF is still unclear. This article mainly introduces the research progress on the role of macrophages and their polarization in HLF at home and abroad， in order to provide new insights and research directions for the etiology of HLF.

【Key words】Ligamentum flavum； Hypertrophy of ligamentum flavum； Macrophages

黃韌帶是連接椎體并覆蓋椎管后壁的韌帶組織。黃韌帶肥厚（hypertropohy of ligamentum flavum，HLF）導(dǎo)致腰椎管狹窄（lumbar spinal stenosis，LSS），壓迫神經(jīng)，引起神經(jīng)源性跛行臨床綜合征[1]。LSS每年治療費(fèi)用高達(dá)數(shù)百億美元，給國(guó)家及人民造成了極大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)LSS也是老年人下腰和四肢疼痛、行走障礙和其他形式殘疾的常見原因，這對(duì)人們的生活質(zhì)量造成了極大的困難[2，3]。因此研究黃韌帶肥厚的病因從而解決LSS所帶來(lái)的負(fù)擔(dān)是必要的。炎癥是HLF的原因之一，巨噬細(xì)胞作為慢性炎癥及纖維化中的重要細(xì)胞，研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞及其極化在HLF中有著重要作用。本文就巨噬細(xì)胞及其極化在黃韌帶肥厚中的研究進(jìn)展作一綜述，以期期為HLF的病因提供新的見解與研究方向。

1 黃韌帶

1.1 黃韌帶解剖結(jié)構(gòu) 黃韌帶（ligamentum flavum，LF）由彈性纖維、膠原蛋白纖維、嗜銀纖維和基質(zhì)構(gòu)成，其中膠原蛋白纖維和彈性纖維總量最多，彈性纖維的比例可達(dá)60%～80%。研究顯示[4]，LF的應(yīng)力-移位變化曲線與彈性纖維類似，能產(chǎn)生所謂“預(yù)張力”（pre-tension），減少LF本身在脊椎管內(nèi)伸展時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲而后凸入椎管擠壓脊髓的可能性。兩種纖維雖然處于不同層次上，但同種纖維彼此平行，兩種不同纖維的方向彼此交叉。拉伸時(shí)兩種纖維會(huì)因剪刀式的閉合方式而變?yōu)榛ハ嗥叫小F組織學(xué)特征決定了它特殊的柔韌性：即當(dāng)它被牽拉時(shí)可因延展而變長(zhǎng)變??；當(dāng)上下椎板彼此接近時(shí)，其也可短縮，此改變可避免LF產(chǎn)生褶皺而突入脊柱椎管內(nèi)。

1.2 黃韌帶肥厚 黃韌帶肥厚是指黃韌帶發(fā)生增生、肥厚，是長(zhǎng)期的退行性病理改變[5]。研究發(fā)現(xiàn)[6]，隨著年齡的增長(zhǎng)，LF的彈性纖維減少，而膠原纖維增加。進(jìn)一步的解剖染色等實(shí)驗(yàn)證實(shí)[7]，LF肥大既可以是由于正常彈力層的加厚，也可以是由于異常膠原層增厚所致。導(dǎo)致黃韌帶肥厚的危險(xiǎn)因素有機(jī)械應(yīng)力、年齡、糖尿病、腰椎間盤突出癥及肥胖。作為炎癥所導(dǎo)致的纖維化，參與黃韌帶肥厚的炎癥因子包括轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、MicroRNAs、生長(zhǎng)因子、溶血磷脂酸（LPA）及其他炎癥因子。另有研究發(fā)現(xiàn)[8]，巨噬細(xì)胞在黃韌帶肥厚中也有著關(guān)鍵作用。對(duì)于黃韌帶肥厚的病因雖然已有一些研究，但其具體原因仍不甚清楚，有待進(jìn)一步研究。

2 巨噬細(xì)胞及其極化

埃利？梅茨尼科夫（Elie Metcnikoff）首次提出關(guān)于巨噬細(xì)胞的描述[9]。Mosser DM等[10]描述了巨噬細(xì)胞的3個(gè)功能：宿主防御、傷口愈合和免疫調(diào)節(jié)。隨著研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)脂多糖（LPS）、干擾素-γ（IFN-γ）及細(xì)胞因子IL-4可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)不同類型的基因。在極化過(guò)程中區(qū)分了兩個(gè)主要的群體。由LPS激活活化的巨噬細(xì)胞被命名為“經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞”，而IL-4刺激活化的巨噬細(xì)胞被命名為“交替激活的巨噬細(xì)胞”[11]。而后Mantovani A等[12]總結(jié)，用M1表示“經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞”，用M2表示經(jīng)典M1以外的各種巨噬細(xì)胞激活形式，基于M2巨噬細(xì)胞在Ⅱ型反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)和組織重塑中的普遍參與。3種明確定義的M2形式為：由IL-4或IL-13誘導(dǎo)形成的M2a；由IC和Toll樣受體（TLR）或IL-1R激動(dòng)劑誘導(dǎo)形成的M2b；由IL-10和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)形成的M2c。其中M1巨噬細(xì)胞有很強(qiáng)的促炎特性；M2a巨噬細(xì)胞可以促進(jìn)組織修復(fù)；M2b巨噬細(xì)胞可以抑制急性炎癥反應(yīng)；M2c巨噬細(xì)胞可以抑制炎癥反應(yīng)和刺激血管生產(chǎn)[13，14]。

3 巨噬細(xì)胞與黃韌帶肥厚發(fā)生機(jī)制分析

3.1 巨噬細(xì)胞促進(jìn)LF纖維生成 正常黃韌帶由70%的彈性蛋白和30%膠原蛋白組成，肥厚的黃韌帶中彈性纖維斷裂、紊亂，膠原組織過(guò)度增生、增厚、紊亂。由于瘢痕通常是炎癥過(guò)程的終末階段，因此有了黃韌帶肥厚是炎癥結(jié)果導(dǎo)致的假設(shè)。為研究黃韌帶肥厚中細(xì)胞浸潤(rùn)的炎性細(xì)胞的存在和組成，L？hr M等[15]進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果顯示肥厚的人黃韌帶標(biāo)本中以巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)為主，同時(shí)伴有大量成纖維細(xì)胞的產(chǎn)生，表明黃韌帶肥厚過(guò)程是一種慢性的、非特異性的炎癥反應(yīng)。Amudong A等[16]通過(guò)對(duì)30例人黃韌帶標(biāo)本的研究證實(shí)，肥厚患者的成纖維細(xì)胞高于無(wú)肥厚患者。另有研究顯示[17]，LSS中LF顯示出感覺(jué)神經(jīng)過(guò)度支配的跡象，但沒(méi)有炎癥或細(xì)胞增殖的跡象。這與之前的關(guān)于巨噬細(xì)胞在黃韌帶肥厚中有明顯促進(jìn)作用的結(jié)果有所不同，具體原因尚不清楚。為驗(yàn)證巨噬細(xì)胞在黃韌帶肥厚中的作用，有學(xué)者設(shè)計(jì)了動(dòng)物黃韌帶肥厚模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該研究團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行對(duì)人黃韌帶標(biāo)本染色的同時(shí)，利用動(dòng)物造模進(jìn)行研究，該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)人類肥厚的黃韌帶中有巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，小鼠模型中損傷區(qū)黃韌帶首先出現(xiàn)大量巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，而后隨著巨噬細(xì)胞的消退出現(xiàn)了大量成纖維細(xì)胞的增加，最終導(dǎo)致黃韌帶肥厚，間接證明小鼠模型中巨噬細(xì)胞激活成纖維細(xì)胞與LF肥大有關(guān)[8]；該團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種動(dòng)物模型的建立進(jìn)行機(jī)械刺激對(duì)黃韌帶肥厚的影響進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械刺激可以使黃韌帶肥厚，但并未有巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，說(shuō)明機(jī)械刺激對(duì)于黃韌帶肥厚是一個(gè)單獨(dú)的危險(xiǎn)因素[18]。

3.2 巨噬細(xì)胞促進(jìn)LF血管生成 巨噬細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β的表達(dá)強(qiáng)度較高，現(xiàn)臨床認(rèn)為其為最有效的促進(jìn)細(xì)胞外膠原沉積的因素。炎癥在黃韌帶肥厚中起重要作用，而當(dāng)黃韌帶肥厚發(fā)展到最終階段，即以瘢痕形成為特征，此時(shí)炎癥就會(huì)消失。Moon HJ等[19]通過(guò)將LF細(xì)胞及巨噬細(xì)胞在不同條件下體外培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，LF細(xì)胞與巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞相互作用，產(chǎn)生除轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1外的血管生成相關(guān)因子?；罨腖F細(xì)胞暴露于巨噬細(xì)胞后，可影響血管生成相關(guān)因子的誘導(dǎo)，提示炎癥反應(yīng)過(guò)程中纖維化和瘢痕形成是LF肥大的主要病理機(jī)制。另外根據(jù)一項(xiàng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明[20]，將黃韌帶與巨噬細(xì)胞一起培養(yǎng)結(jié)果顯示促炎的M1型巨噬細(xì)胞明顯增多，抗炎的M2巨噬細(xì)胞減少，說(shuō)明兩類不同功能的巨噬細(xì)胞在黃韌帶肥厚中起著不同的作用。

4 總結(jié)

巨噬細(xì)胞及其極化后在黃韌帶肥厚中有著重要作用。目前研究證實(shí)巨噬細(xì)胞在HLF中有著重要的作用，但其極化后的各種分型對(duì)黃韌帶的肥厚作用尚不可知，此方面僅有細(xì)胞培養(yǎng)方面研究，關(guān)于人體標(biāo)本、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)并未見此方面報(bào)道，因此還需進(jìn)一步研究加以證實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Mori T，Sakai Y，Kayano M，et al.MicroRNA transcriptome analysis on hypertrophy of ligamentum flavum in patients with lumbar spinal stenosis[J].Spine Surg Relat Res，2017，1（4）：211-217.

[2]Katz JN，Harris MB.Clinical practice.Lumbar spinal stenosis[J].N Engl J Med，2008，358（8）：818-825.

[3]Ma H，Hai B，Yan M，et al.Evaluation of Effectiveness of Treatment Strategies for Degenerative Lumbar Spinal Stenosis：A Systematic Review and Network Meta-Analysis of Clinical Studies[J].World Neurosurg，2021，152：95-106.

[4]戴力揚(yáng)，徐印坎.脊柱韌帶的功能解剖與臨床[J].中國(guó)臨床解剖學(xué)雜志，1989（2）：117-120.

[5]吳?；?，陳鋒，閆乾，等.黃韌帶退變的病理改變與分子機(jī)制的研究進(jìn)展[J].廣西醫(yī)學(xué)，2019，41（5）：624-627.

[6]Kosaka H，Sairyo K，Biyani A，et al.Pathomechanism of loss of elasticity and hypertrophy of lumbar ligamentum flavum in elderly patients with lumbar spinal canal stenosis[J]. Spine（Phila Pa 1976），2007，32（25）：2805-2811.

[7]Sun C，Zhang H，Wang X，et al.Ligamentum flavum fibrosis and hypertrophy：Molecular pathways，cellular mechanisms，and future directions[J].FASEB J，2020，34（8）：9854-9868.

[8]Saito T，Hara M，Kumamaru H，et al.Macrophage Infiltration Is a Causative Factor for Ligamentum Flavum Hypertrophy through the Activation of Collagen Production in Fibroblasts[J].Am J Pathol，2017，187（12）：2831-2840.

[9]Nathan C.Metchnikoffs Legacy in 2008[J].Nat Immunol，2008，9（7）：695-698.

[10]Mosser DM，Edwards JP.Exploring the full spectrum of macrophage activation[J].Nat Rev Immunol，2008，8（12）：958-969.

[11]Nikovics K，F(xiàn)avier AL.Macrophage Identification In Situ[J].Biomedicines，2021，9（10）：1393.

[12]Mantovani A，Sica A，Sozzani S，et al.The chemokine system in diverse forms of macrophage activation and polarization[J].Trends Immunol，2004，25（12）：677-686.

[13]宮甜甜，黃少剛，張玥等.巨噬細(xì)胞的極化及功能調(diào)控[J].解剖學(xué)報(bào)，2017，48（1）：106-110.

[14]吳秀華，鄭文潔.巨噬細(xì)胞極化[J].中華臨床免疫和變態(tài)反應(yīng)雜志，2017，11（2）：161-165.

[15]L？hr M，Hampl JA，Lee JY，et al.Hypertrophy of the lumbar ligamentum flavum is associated with inflammationrelated TGF-β expression[J].Acta Neurochir（Wi en），2011，153（1）：134-141.

[16]Amudong A，Muheremu A，Abudourexiti T.Hypertrophy of the ligamentum flavum and expression of transforming growth factor beta[J].J Int Med Res，2017，45（6）：2036-2041.

[17]Benditz A，Sprenger S，Rauch L，et al.Increased pain and sensory hyperinnervation of the ligamentum flavum in patients with lumbar spinal stenosis[J].J Orthop Res，2019，37（3）：737-743.

[18]Saito T，Yokota K，Kobayakawa K，et al.Experimental Mouse Model of Lumbar Ligamentum Flavum Hypertrophy[J].PLoS One，2017，12（1）：e0169717.

[19]Moon HJ，Park YK，Ryu Y，et al.The angiogenic capacity from ligamentum flavum subsequent to inflammation：a critical component of the pathomechanism of hypertrophy[J]. Spine（Phila Pa 1976），2012，37（3）：E147-E155.

[20]林偉文，凌華軍，鐘思龍，等.細(xì)胞因子bFGF和NF-κB在腰椎黃韌帶肥厚中的表達(dá)及意義[ J ] .海南醫(yī)學(xué)，2019，30（7）：824-828.