腰椎关节突关节骨关节炎研究进展

2024-05-30高泽李凯王世雄栗远威席凡辉张麒薛旭红

国际骨科学杂志 2024年1期

高泽李凯王世雄栗远威席凡辉张麒薛旭红

腰椎关节突关节骨关节炎（LFJOA）又称腰椎小关节骨关节炎，是一种累及腰椎关节突的疾病，可导致下腰痛和活动障碍。该病好发于中老年人群，文献报道15%～45%的腰痛来源于关节突关节[1]。上世纪初，有学者提出部分患者的腰痛可能由关节突关节病变所致，此后源于关节突关节的腰腿痛被称为“小关节综合征”。之后，学者们从病理组织层面证实关节突关节存在骨关节炎，其病理特征是软骨退变、软骨下骨硬化和关节边缘反应性增生。近年来，LFJOA 发病率呈上升趋势，严重影响患者的工作与生活质量，因此其发病机制和治疗一直是研究热点之一。本文对LFJOA 在形态学与生物力学、影像学、分子生物学及阶梯化临床治疗等方面的研究进展进行综述，以期为临床预防、诊断及治疗提供新思路。

1 解剖特点与生物力学

腰椎关节突关节位于椎体背外侧，椎弓根与椎板移行处，左右各一，由上位椎体的下关节突和下位椎体的上关节突共同组成，上关节突面向后内侧，而下关节突面向前外侧，二者交互咬合，维持椎体稳定[2]。上、下关节突内均有关节软骨覆盖，软骨下衬有透明软骨，由于软骨层缺乏血供，故损伤后很难自我修复[3]。腰椎关节突关节完全被囊性韧带包裹,其有内外两层，内外层韧带的弹性纤维走向交错,具有丰富的自主神经纤维和痛觉神经纤维支配，每个腰椎关节突关节至少接受2个节段脊神经后支发出的内侧支的支配，这成为腰椎小关节紊乱综合症发生的病理基础[4]。

众所周知，L1～S1关节突的关节面方向依次由矢状化向冠状化过渡。上腰椎（L1～L2）关节突的关节面方向呈矢状化，便于腰椎屈伸活动，并可阻止躯体轴向旋转和椎体向前滑脱；而下腰椎（L3～L5）关节突的关节面方向则趋向冠状化，这有利于旋转和对抗剪切应力[5]。两侧腰椎关节突关节与椎间盘共同构成脊柱节段功能运动的基本单位，称为“三关节复合体”，具有十分重要的生物力学作用，其中椎间盘主要承担75%的轴向载荷，而腰椎关节突关节在承担25%轴向载荷的同时，也发挥抗扭转、抗剪切、抗滑移以及维持脊柱运动单元稳定的作用[6]。

2 病理改变与致病机制

2.1 病理改变

LFJOA 是常见的腰椎退行性疾病，其发生源于关节软骨退变，并逐步发展至滑膜、关节囊、软骨下骨，最终导致整个关节突的形态学改变。与人体其它滑膜关节相似，LFJOA 的病理变化主要包括滑膜增生、软骨退变、软骨下骨硬化、关节间隙变窄、关节面粗糙和不规则、关节边缘骨赘形成等[7]。

2.2 致病机制

信号通路的调节：研究发现，Wnt/β-连环蛋白信号通路在LFJOA 患者中活性显著增强，从而导致软骨细胞的异常增殖和分化[8]。转化因子（TGF）-β/骨形态发生蛋白（BMP）信号通路在LFJOA 患者中也存在表达异常，其与软骨退行性变相关，在软骨细胞增殖、分化和基质合成中发挥作用[9]。核因子（NF）-κB 信号通路是炎症反应的关键调节因子，在LFJOA 组织中，该通路的活性显著增高，并促进了炎症因子（如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、白细胞介素-1β）释放，这些炎症反应的活化可能导致炎性细胞浸润，进而加剧LFJOA 的发展[10]。Orikasa 等[11]发现，印度刺猬(IHH)信号通路在LFJOA 发生过程中起关键性作用，其可影响关节软骨细胞的增殖和分化，调节关节软骨稳态，调控骨骼发育或修复过程。有研究发现，LFJOA 患者中IHH 信号通路相关基因（GLI1、PTCH1和HHIP）的mRNA 水平与关节突关节退变病理评分呈正相关，表明IHH 信号通路可能对LFJOA 发展有正向促进作用[12]。

相关基因与细胞因子：Wu 等[13]研究发现，P2Y12 受体在正常软骨中表达较弱，而在退变严重的关节软骨中表达较高。他们的骨关节炎（OA）动物模型研究显示，P2Y12 受体参与LFJOA 发展，其通过磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K） /蛋白激酶B （Akt）信号通路抑制B 淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）基因相关启动子和Bcl-2的结合，从而抑制细胞凋亡和细胞外基质降解，改变了软骨稳态[14]。Jiang 等[14]发现，肿瘤坏死因子受体相关因子2（TRAF2）在LFJOA软骨细胞中具有抗凋亡作用。TRAF2 作为衔接蛋白，可与肿瘤坏死因子受体结合，转导信号，增加肿瘤坏死因子-α 诱导的Caspase-3/-8 裂解表达，通过Caspase 依赖性信号通路负向调节软骨细胞凋亡。Nakamura 等[15]发现，人锌指蛋白440（ZNF440）在LFJOA 和膝关节OA 软骨中的表达增加，并首次揭示了ZNF440 对OA 发展中软骨退化的潜在影响。他们还证实，2 种微RNA（miR-181a-5p 和miR-4454）在中重度LFJOA 患者关节软骨中表达增加，并能靶向作用于LFJOA 软骨中的ZNF440，从而介导下游的NF-kB 信号传导[16]。Wang 等[17]首次证明，活化T 细胞核因子1（NFAT1）缺乏可导致小鼠关节软骨和滑膜中促炎细胞因子的表达增加，出现严重的LFJOA。

细胞外基质成分改变：在LFJOA 病变区域，细胞外基质成分发生改变，包括蛋白聚糖、胶原蛋白、硫酸软骨素等基质分子的合成和分解失衡，导致细胞外基质的降解和损伤，从而促进炎症反应发生[18]。此外，基质金属蛋白酶升高，其参与降解胶原、弹性蛋白等基质分子，使细胞外基质破坏和软骨退变，加速LFJOA 的病理进程，并最终导致关节软骨退化、关节间隙变窄、关节功能受限[19]。

随着对LFJOA 分子生物学研究的深入，学者们已取得一些初步成果。但LFJOA 的分子生物学机制受到个体差异、疾病进展程度和样本来源等多种因素影响，目前仍在不断探索中，相关基因及其多态性对疾病的作用仍需要更大样本量的研究进行验证。

3 影像学诊断方法

X 线是常用影像学检查方法，但由于其成像特点及腰椎关节突关节的解剖位置，对关节突关节炎的诊断价值有限[20]。CT 是目前诊断关节突关节炎最有效的影像学方法，其能够清晰显示骨组织及周围软组织改变，包括关节面肥大、关节软骨变薄、关节内真空现象（积气征）、滑膜囊肿及关节囊钙化等[20]。随着多层螺旋CT 和容积再现扫描技术的快速发展,实现了脊柱的三维重建，可以对关节突进行多角度、多方位观察，更好地显示关节突关节的形态。磁共振成像（MRI）检查能够弥补X 线及CT 检查的不足，可以对关节软骨、滑膜、关节腔积液等软组织成像，但其显示骨皮质边缘的灵敏度较低,往往低估LFJOA 的严重程度[8]。其中，脂肪抑制的MRI 序列较传统MRI 对流体更敏感，可以提高评估小关节和周围结构变化的能力[21]。

此外, 单光子发射计算机断层扫描（SPECT）对发现OA 和炎症反应非常敏感，高分辨率SPECT对小关节病变临床诊断的灵敏度为100%,特异度为71%[22]。超声检查对于关节突关节的显像虽然不及CT 或MRI 图像，但其作为一种引导工具已广泛应用于腰椎小关节疾病的介入治疗[23]。

4 治疗

LFJOA 的治疗原则主要以抗炎和镇痛为目的，可分为保守治疗、介入治疗和手术治疗。

4.1 保守治疗

非药物治疗多以休息为主，辅以理疗、康复锻炼、腰围固定等来缓解疼痛和改善腰背肌功能，引导患者改变原有生活方式，避免加重小关节损伤的动作和运动。药物治疗以口服非甾体抗炎药和肌松药为主，缓解炎症和疼痛。

4.2 介入治疗

神经阻滞：主要通过局部注射麻醉药物或激素，以阻滞脊神经后内侧支（MBB）及关节内或关节囊周围神经，达到抗炎和镇痛的目的[24]。Kwak等[25]的研究表明，皮质类固醇局部注射可显著减轻下腰痛症状。Sadeghian 等[26]发现，神经阻滞和小关节阻滞均可达到理想的术后效果。近期一项研究显示，MBB 阻滞较关节内阻滞的疗效更为确切[27]。在技术上，MBB 阻滞较关节内注射的解剖标志更明显，准确性更高。

射频消融：射频技术包括热射频和脉冲射频[28]，通过射频消融技术可将关节囊及其周围的神经去神经化，从而达到缓减疼痛的目的。热射频可能是内侧支消融最有效的方法，但其高温可导致弥漫性组织损伤；而脉冲射频的最高温度为42 ℃，可以降低组织损伤风险[28]。有研究表明，行射频消融术治疗的患者，短期和长期疗效均有显著改善[29]。Çetin 等[30]发现，接受热射频治疗的LFJOA 患者，术后2 年的临床疗效较接受脉冲射频者更为满意。Lakemeier 等[31]将56 例LFJOA 患者随机分为两组，29 例接受关节内类固醇浸润治疗，27 例接受射频消融治疗。随访6 个月发现，在疼痛缓解和功能改善方面，两组之间没有显著差异。Moussa 等[32]将120 例LFJOA 患者随机分为3 组，其中2 组分别接受小关节囊经皮射频消融和脊神经背内侧支经皮射频消融治疗，另一组不接受射频消融治疗。2 年随访发现，接受小关节囊经皮射频消融治疗者疗效显著，而脊神经背内侧支经皮射频消融的疗效减弱。该研究结果表明，关节囊射频消融较传统的脊神经背内侧支射频消融的疗效更显著[33]。

关节内给药：富血小板血浆（PRP）具有抗炎和软骨保护作用，关节内注射PRP 有助于减缓LFJOA 发展并减轻患者腰痛等不适症状[34]。Wu等[35]发现，小关节内注射PRP 联合局麻药或激素治疗腰椎小关节综合征更有效且更安全。关节内注射透明质酸，可润滑关节表面，减少上下关节突关节面的摩擦，以缓解疼痛。但由于腰椎关节突关节的解剖结构特殊，很难确定关节囊内的透明质酸是否均匀涂抹于关节表面，其疗效并不确切。Annaswamy 等[36]比较了注射透明质酸与曲安奈德治疗小关节源性下腰痛的效果。他们发现，注射透明质酸可以显著减轻疼痛，并能维持或改善腰椎关节突关节的功能，而注射曲安奈德仅有显著的止痛作用。近年来研究发现，骨髓间充质干细胞外泌体、羊膜/脐带颗粒等在治疗腰椎关节突关节综合征中发挥重要作用，但其临床疗效并不确切，分子机制尚未明确，均有待进一步深入研究[37-38]。

其他技术：低温冷冻去神经术使用气体（N2O或CO2）冷却的冷冻探针在-50 ℃以下冷冻神经，达到去神经化，以缓解疼痛症状[39]。该方法具有可逆性、可重复性等特点，并可降低神经瘤形成、神经炎等并发症的发生率，但与射频消融技术相比，冷冻探针产生的损伤更大[40]。化学药物去神经术利用化学试剂（酒精或苯酚）消融神经，从而达到止痛的目的[41]。但这些化学制剂会导致轴突膜性状改变，可能导致疼痛相关的感觉异常，临床应用较少。

4.3 手术治疗

内镜下脊神经后内侧支切断术：该手术是开放性手术，可以在直视下切断神经。与介入手术相似，一个腰椎关节突关节至少需要切断2 条神经，但内镜下神经切断术较传统的经皮射频消融更有效[42]。Meloncelli 等[43]发现，接受内镜下神经切断术的患者至少在2 年内可获得显著的镇痛效果。

腰椎减压、融合、固定手术：LFJOA 患者因骨赘增生、关节肥大、滑膜囊肿可导致中央椎管、侧隐窝和椎间孔狭窄，挤压脊神经根而形成根性症状，或发生生物力学改变造成椎间盘突出、椎体滑脱。这类患者经保守治疗无效，可以考虑手术治疗，但需要进行详细评估，制定个体化治疗方案。无论开放性手术还是微创手术，均需要将减压、融合、固定进行组合，以保证在充分减压基础上的坚强固定融合，最大化保留脊柱稳定性[44-45]。

小关节置换或成型手术：虽然减压融合、钉棒固定是治疗退变性腰椎疾病的标准术式，但其会导致相应腰椎节段运动功能丧失，并加速邻近节段退变。小关节置换术是减压后脊柱融合的替代方法，旨在稳定脊柱，同时保持正常的椎间运动。目前用于腰椎小关节置换术和关节成形术的装置大致有三类：解剖小关节面置换系统(FRS)、全小关节面成形术系统(TFAS)、全后关节成形术系统(TOPS)，其中TOPS 应用最广泛[46-48]。不过，这些新兴术式的疗效还有待进一步的生物力学研究及长期随访结果的支持。