冻结肩发病机制的研究进展

谭雁夫 艾双春 (成都中医药大学养生康复学院，四川 成都 60000；绵阳市中医医院康复科)

冻结肩又称粘连性关节囊炎、肩周炎等，是以盂肱关节活动受限和疼痛为主要临床表现的慢性进展性炎症性疾病，严重影响患者生活质量。发病年龄在40～70岁之间〔1〕，女性发病率高于男性〔2，3〕，患病率为2%～5%，左肩更易受累〔1〕。1875年，Dulplay首次描述了肩关节疼痛及活动受限，并将其命名为肩关节周围炎，并推测病理位置为肩峰下滑囊〔4〕。1934年，Codman认为未钙化性肌腱炎导致了冻结肩综合征〔5〕。Nevasier于1954年发现腋下皱襞和肱骨解剖颈处粘连性炎性反应后将这类病症命名为粘连性关节囊炎，认为该病变与盂肱关节滑囊液体的缺失及腋下皱襞关节囊冗长有关〔5〕。1949年，Simmonds推测盂肱关节活动障碍与冈上肌腱继发性炎性改变及关节退行性改变有关，并推测病因为喙肩韧带的反复磨损。1962年Nevasier通过关节镜研究提出了冻结肩四阶段分类：粘连前期、急性粘连性滑膜炎期、成熟期、慢性期，并指出长期制动为致病因素之一。目前对于冻结肩病因和病理机制的了解〔6～8〕，多认为是与炎症纤维化因子、神经性因子、血管因素、精神内分泌等因素相关。

1 炎症纤维化因子

1.1白细胞介素(IL)及相关因子 Bunker等〔9〕报道冻结肩中关节囊纤维化是主要病变，关节囊内Ⅰ型、Ⅲ型胶原的沉积明显。另外几项研究的结果也表明关节囊中发生了滑膜炎症和纤维化〔10～14〕。此外，IL是以单核巨噬细胞为主多种细胞分泌的细胞因子，其中IL-1α、IL-1β、IL-6在冻结肩中表达增高，并与纤维化存在相关性。Rodeo等〔12〕证实在冻结肩患者的盂肱关节滑膜中存在上述炎症因子。Chen等〔15〕发现冻结肩患者血清、关节滑膜中IL-1β表达上调，通过对IL-1β基因多态性分析发现IL-1βrs1143627对冻结肩易感性及其对汉族人群患者IL-1β表达有显著影响，其中IL-1βrs1143627 CC基因型降低冻结肩发病风险，IL-1βrs1143627 TT基因型增加发病风险。

乳铁蛋白衍生肽(PXL)01是从人乳铁蛋白中提取的肽链氨基酸，存在于乳液和黏膜分泌物中的铁结合糖蛋白，抗炎、抗菌及纤维溶解特性明显〔16〕，能下调炎症细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-1β、IL-6、IL-8，抑制纤溶酶原激活物抑制因子(PAI)-Ⅰ的分泌〔17〕，减少粘连的形成，为冻结肩治疗的可能突破点之一。透明质酸钠(SH)是一种线性黏多糖，广泛存在于人体结缔组织细胞外基质中。肩关节囊及附近腱鞘所含滑液中的SH具有营养和润滑作用，而且能在肌腱周围形成物理包膜，改善肌腱的滑移功能，减少粘连的形成。透明质酸(HA)与其受体CD44和CD168结合能减少炎症细胞的数量及IL-1、前列腺素E2、基质金属蛋白酶(MMPs)合成和释放，减轻炎症反应〔18〕。Chou等〔19〕研究发现，HA可抑制成纤维细胞的增殖，降低肩关节相关胶原及细胞因子的mRNA表达水平，这可能是其治疗冻结肩的机制。在兔肌腱手术中，使用以SH为载体的PXL01能减少粘连形成，增加关节活动度，证实SH、PXL01之间具有协同抗炎作用〔20〕。

1.2转化生长因子(TGF)-β TGF-β是人体单核细胞和淋巴细胞等产生的一组调节细胞生长和分化的超家族细胞因子，生物学活性多样，可直接参与成纤维细胞和巨噬细胞的募集和增殖、血管生成、胶原合成，拮抗炎症、促进创伤的愈合〔21，22〕。TGF-β主要有三种同分异构体：TGF-β1、2、3，成人主要存在TGF-β1，主要参与炎症和瘢痕反应，可以促进胶原、蛋白多糖、纤维连结蛋白等细胞外基质成分合成。TGF-β3主要是抑制瘢痕形成。TGF-β能增强MMP组织抑制剂(TIMPs)活性，抑制蛋白酶活性，影响基质和基质细胞功能，直接参与成纤维细胞、巨噬细胞募集和增殖、血管再生与粘连性瘢痕形成〔23〕。Rodeo等〔12〕发现在冻结肩患者肩关节囊中TGF-β与对照组比较明显增高，且认为TGF-β是冻结肩炎症纤维化的重要原因，机制可能是细胞因子导致了胶原的异常表达，促进成纤维细胞增殖。TGF-βR1是转化生长因子β信号的主要传递者〔24〕。Cohen等〔20〕通过检测原发性粘连性关节囊炎患者TGF-β1及其受体等在滑膜囊中的表达水平发现TGF-β信号转导可能与粘连性囊膜炎有关，其在滑膜中的表达明显增高；TGF-βR1在粘连性关节囊炎患者关节囊内mRNA的表达与症状的持续时间密切相关。TGFβ1可调控赖氨酰羟化酶1和2(分别由PLOD1和PLOD2基因编码)〔25～27〕。据报道，从掌腱膜挛缩患者的肥厚性瘢痕、瘢痕疙瘩和手掌筋膜中分离出的成纤维细胞中PLOD2表达增加〔28〕，其在冻结肩患者中同样有明显增加〔20〕。

纤维连接蛋白(FN)为组成胶原纤维的成分之一，可诱导炎症，激活成纤维细胞，导致瘢痕疙瘩或者纤维化〔29〕，与肺、肝纤维化密切相关。FN可以通过控制潜伏型TGF-β结合蛋白(LTBP)1的机制来调节潜在的TGF-β〔30〕，从而影响冻结肩的发展。同时冻结肩患者中FN1表达也略有增加〔20〕，可能直接参与冻结肩的炎症纤维化过程。

生腱蛋白(TNC)是细胞外基质糖蛋白的高度保守家族成员之一，可在关节中表达。Carey等〔31〕报道了缺乏(TNC)的小鼠在急性肺损伤(ALI)的博莱霉素模型中受到保护，免受间质纤维化的影响。在博莱霉素暴露3 w后，TNC-空小鼠累积的肺胶原含量比野生型小鼠少85%。TNC-空小鼠肺间质中肌成纤维细胞较少，Smad-2/3染色细胞较少，Smad2和Smad3磷酸化和核易位降低，提示TGF-β激活或信号转导受损，降低胶原的沉积。另有报道提示TNC与TGF-β具有相互调节现象〔32〕，TGF-β能诱导TNC的表达。TNC是滑膜囊内损伤的标志之一，可能与冻结肩关节囊炎症和纤维化有关〔20〕，需要进一步研究证实。

也有研究者从TGF-β1中和抗体来研究调节粘连。Chang等〔33〕使用TGF-β1中和抗体处理兔趾损伤屈肌腱，发现术后8 w实验组趾活动范围及肌腱强度较对照组明显增加。Zhang等〔34〕检测不同浓度的TGF-β中和抗体对体外细胞培养兔腱鞘成纤维细胞、腱外膜细胞、腱内膜细胞的影响，结果表明TGF-β中和抗体能显著下调TGF-β的生物学活性及Ⅰ型胶原合成〔23〕。但是TGF-β1中和抗体作为一种蛋白质分子，半衰期短，在生物体内持续效应短暂，是其在临床应用的限制性因素。

随着基因技术的发展，基因沉默和基因治疗为防治粘连提供能了极具前景的治疗手段。microRNA能与信使RNA结合阻断相应基因的表达和蛋白的合成，用基因治疗方法将miRNA导入TGF-β1以调节粘连。Chen等〔35〕在体内和体外验证了工程化miRNA基因沉默对肌肌腱细胞相关分析表达的影响，结果显示与对照组比较，TGF-β1蛋白合成下降30%、Ⅲ型胶原基因表达下降70%，有望成为减少肌腱粘连的新方法。此外还有研究者使用TGF-β1中和抗体来调节术后肌腱的粘连〔1〕。

1.3MMPs MMPs是锌依赖性蛋白酶，目前有26种，具有降解细胞外基质的作用〔36〕，在炎性状态时可由巨噬细胞大量分泌。Oshiro等〔37〕研究大鼠肌腱损伤后组织学变化及分子机制发现MMP-9和MMP-13参与胶原降解过程，MMP-2、MMP-3、MMP-14不仅参与胶原降解还参与胶原重塑过程。IL-1可诱导MMPs表达〔38〕，而TIMPs具有抑制MMP合成与活性的作用，为天然的金属蛋白酶抑制剂。Hutchinson 等〔39〕研究认为冻结肩的发病可能与MMP∶TIMP的比例降低有关。MMP：TIMP的比例下降增加胶原蛋白和结缔组织的合成与沉积，从而促进冻结肩病理的发展。Lubis等〔40〕发现冻结肩患者MMP-1和MMP-2的表达降低，而TIMP-1和TIMP-2等TIMPs的表达升高；通过对紧张拉伸、监督忽视组冻结肩患者治疗观察，发现强化拉伸MMP增加和TIMP降低明显大于监督忽视组。证明了MMP∶TIMP与冻结肩炎症纤维化有关。MMP∶TIMP也可以作为冻结肩康复的监测指标。陈文祥等〔41〕对MMP-3基因多态性与原发性冻结肩的研究关联性发现MMP-3可能成为单核苷酸多态性(SNP)rs679620的A等位基因可能是原发性冻结肩的保护性因素，靶向治疗冻结肩的可能研究方向。

1.4TNF-α 1985年Shalaby发现活化的单核巨噬细胞系统产生TNF-α。TNF-α具有杀伤和抑制肿瘤细胞，提高中性粒细胞吞噬能力，抗感染作用。Wree等〔42〕研究发现特异性炎性小体核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族热蛋白结构域(NLRP)3产生肝脏炎症和纤维化的作用不仅由其产生的IL-1β介导，还可以由肿瘤坏死因子(TNF)介导，且为其关键效应分子。Lho等〔11〕研究发现冻结肩患者关节囊组织中TNF-α表达显著高于对照组，在关节的炎症反应中发挥着重要的作用。汪秋柯等〔43〕提出冻结肩患者炎症细胞分泌的 TNF-α 可能抑制了巨噬细胞吞噬胶原，同时刺激巨噬细胞分泌 MMPs，从而参与冻结肩炎症纤维化进程的假设。同时TNF-α与冻结肩疼痛密切相关，TNF-α和IL-1能通过环氧化酶的表达而产生前列腺素从而引起炎性疼痛〔44〕。

2 神经血管因素

Hwang等〔45〕研究表明与肩关节不稳定、肩袖撕裂患者相比冻结肩患者关节囊胶原纤维密集、纤维间质内成纤维细胞增生，滑膜下有大量毛细血管和小静脉扩张。可以推测大量毛细血管增生是冻结肩的特征性表现之一。以往的研究表明肩关节囊内的新生神经支配及新生血管形成是冻结肩发生严重疼痛的主要原因。血管内皮生长因子(VEGF)是已知的最有力的血管形成因子，能增强血管的通透性；同时是巨噬细胞和粒细胞的趋化因子，形成局部炎症反应，为形成粘连的潜在因素。Ryu等〔46〕强调VEGF是冻结肩新生血管形过程中的重要因素。Hulse等〔47〕研究发现选择性VEGF-A mRNA剪接是神经病理性疼痛的治疗靶点，未来可研究其对冻结肩患者夜间疼痛疗效。

3 其他因素

Hakim等〔48〕运用经典双胞胎模型研究遗传与原发性冻结肩的相关性：通过对865个单合子、963个双合子的研究发现总体发病率为11.6%，原发性冻结肩的遗传率为42%，揭示遗传因素可能在冻结肩发病中起作用，具体机制尚不清楚。

Kalson等〔49〕对5 200名参与者端粒长度(通过qPCR测量)和感兴趣的特征如：髋关节和膝关节僵硬、全关节置换(TJR、髋关节或膝关节)和纤维化状况(掌腱膜挛缩病，冻结肩)的数据进行变量Logistic回归分析。结果显示：端粒长度与纤维状态(髋关节僵硬度、膝关节僵硬度和冻结肩)之间也有显著的相关性。这些发现提示端粒修复缺陷导致关节纤维化，纤维化在不同器官中有共同的机制途径。抗端粒缩短的治疗策略可为纤维关节疾病提供新的治疗方法。

冻结肩与糖尿病密切相关，1型和2型糖尿病患者患冻结肩的风险较明显增加，分别为10.3%和22.4%，糖尿病患者较非糖尿病患者冻结肩发病率更高且预后欠佳。Arkkila等〔50〕发现冻结肩与1型和2型糖尿病患者的年龄有关，与1型糖尿病患者的病程有关，与1型和2型糖尿病患者的自主神经病变相关。Kim等〔51〕报道细胞间黏附分子(ICAM)-1，一种内皮细胞和白细胞上的促进白细胞内皮细胞迁移的跨膜蛋白，在冻结肩患者的滑囊组织、滑液和血清中表达增加。同时ICAM-1水平在糖尿病中也是升高的。这一研究提示冻结肩与糖尿病之间存在潜在分子联系。Hwang等〔45〕研究发现冻结肩患者关节囊中晚期糖基化终产物(AGEs)的免疫反应明显高于肩关节不稳定组和肩袖损伤组。AGEs能吸引单核细胞和巨噬细胞释放炎症细胞因子〔52〕与AGEs受体(RAGE)的相互作用而激活黏附分子、促炎细胞因子和生长因子〔53〕。这为冻结肩患者肩部纤维母细胞增生和胶原沉积提供了新的解释。心理因素与患者冻结肩发病有关，患者的过度紧张有可能影响神经血管并加重疾病的发生。然而Sharma等〔54〕认为心理测量参数可能影响冻结肩患者症状，但是不能预测其恢复的速度。因此运用心理暗示、心理疏导等心理治疗辅以相应药物治疗可能对冻结肩患者症状改善是有益的。

综上，冻结肩目前发病机制仍未完全明确，主要集中于炎症纤维化机制的研究，具体体现在对炎症症纤维化因子ILs、TGF-β、MMPs、TNF-α等的研究上。关于冻结肩研究已逐步深入到各因子各亚型基因多态性与冻结肩的关系中，也是目前研究的热点方向，为以后的精确靶向治疗提供了可能。