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【摘要】 目的 探讨膝关节病理性滑膜皱襞发病机制的生物学因素。方法 采用苏木素-伊红染色（HE），观察34例病理性滑膜皱襞组织病理学改变；免疫组织化学方法，检测白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）、基质金属蛋白酶-1（MMP-1）、金属蛋白酶组织抑制物-1（TIMP-1）在34例病理性滑膜皱襞内的表达及分布。结果 正常滑膜皱襞和病理性滑膜皱襞在滑膜细胞增生及小血管增生、间质纤维化及玻璃样变、软骨化生组织学改变方面，差异均有显著性（P＜0.01）；IL-1、IL-6在病理性滑膜皱襞内的增生滑膜细胞、单核及淋巴细胞和在正常滑膜皱襞内的表达差异均有显著性（P＜0.01）； MMP-1、TIMP-1在病理性滑膜皱襞和正常皱襞内的阳性表达，差异具有显著性（P＜0.01，P＜0.05），MMP-1在增生滑膜衬里层细胞、单核和纤维母细胞、血管内皮细胞和软骨化生的软骨细胞呈阳性表达；TIMP-1只在滑膜衬里层细胞和少量纤维母细胞有表达。结论 病理性滑膜皱襞形成机制是在残留正常滑膜结构的基础上，滑膜皱襞受到创伤或物理挤夹作用，发生慢性炎症反应，导致滑膜皱襞结构组织发生病理性变化，形成了在形态和结构上均异常的病理性滑膜皱襞。IL-1、IL-6 和MMP-1/TIMP-1在病理性滑膜皱襞结构组织中高表达，提示病理性滑膜皱襞发病机制中可能有细胞因子的参与，同时可能参与骨性关节炎中软骨细胞外基质降解的生物学过程。
【关键词】 膝关节；滑膜皱襞；关节镜检查；发病机制
The Express of IL-1 IL-6 and MMP-1/TIMP-1 on synovial plica of knee joint
JIANG Xiao-cheng，LI Kuan-xin.Second Department of Orthopedics，Central Hospital of Hami District，Xinjiang 839000，China
【Abstract】 Objective To preliminary study the pathogenesis of pathologic synovial plicae.Methods HE staining and immunohistochemical method were used to observe the histopathologic changes and detect expressions of interleukin-1（IL-1），interleukin-6（IL-6），matrix metalloproteinase-1（MMP-1） and tissue inhibitor of metalloproteinase-1（TIMP-1） in the synovial plicae of knee of 34 patients.Results By histological method showed that the different in the histopathologic changes of the pathologic synovial plicae between experiment and control series were significant （P＜0.01）.The histopathologic changes included lymphocyte and monocyte infiltration，hyperplasia of synovial cells and small vessels，interstitial fibrosis，hyaline degeneration and cartilaginous metaplasia.The immunohistochemical observations showed that the high expressions of IL-1 and IL-6 were significantly different between the pathologic plicae and the control groups（P＜0.01）.The positive expressions of IL-1 and IL-6 were the synovial cells and monocyt-lymph cells in the pathologic synovial plicae.The positive expressions of MMP-1 and TIMP-1 have significant difference between the experiment and control group（P＜0.01，P＜0.05）.The expression of MMP-1 was positive in synovial lining cell，monocyte，fibroblast，endothelial cell in small vessel and chondrocyte.The TIMP-1 expression was detected in the synovial lining cells and a small quantity fibroblast.Conclusion The formative mechanisms of the pathologic synovial plicae are that abnormal synovial plica is suffered from the chromic inflammation，which caused by occasionally blunt trauma or repeated friction，the residual shape synovial plica changed from normal structure to the pathologic formation. The pathologic synovial plicae are abnormal in either the appearance of shape or structure. The positive expressions of IL-1，IL-6 and MMP-1/TIMP-1 are related to the pathogenesis of the pathologic synovial plica and the protein of the biological pathogenesis of cartilage destruction in osteoarthritis.These results perhaps can provid a pathologic foundation for the pathogenesis of the pathologic synovial plica of the knee.
【Key words】 knee joint；synovial plica；arthroscopy；pathogenesis
滑膜皱襞是膝关节胚胎期原始隔膜退化不全的残留正常滑膜结构，只有在受到诱因刺激下才会发病。病理性滑膜皱襞可导致膝关节结构紊乱，破坏关节软骨，从而引起骨性关节炎发生，其确切发病机制尚未揭示清楚，一般认为与创伤、反复摩擦和炎症有关。OA的滑膜和软骨细胞能分泌多种细胞因子，激活蛋白裂解酶，导致进行性骨与软骨的破坏。Mohamed-Ali［1］研究结果示存在于关节滑液中的炎症介质IL-1、IL-6参与了软骨基质的降解破坏。OA的这种病理改变与金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）对细胞外基质（ECM）的降解作用可能有关，MMPs与其对应的组织金属蛋白酶抑制因子（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP）之间的关系失衡，是软骨降解的重要机制。
1 资料与方法
1.1 标本采集 关节镜检查确诊为病理性滑膜皱襞34例，术中留取病理性滑膜皱襞组织，随即用10%福尔马林溶液固定；对照组12例：收集关节软骨外观正常的外伤性（外伤时间小于8h）膝关节滑膜皱襞12例，同样用10%福尔马林溶液固定标本。
1.2 组织形态学观察 10%福尔马林固定，石蜡包埋，组织切片，每例连续切片10张，切片厚度5μm；切片烘烤3h预处理，HE染色。常规组织学观察：炎性细胞浸润、滑膜细胞增生、间质小血管增生、间质纤维化、玻璃样变和软骨化生的程度。
1.3 免疫组化染色 采用链霉亲和素过氧化物酶法（streptavidin peroxidase，SP），以磷酸盐缓冲液（phosphate buffer solution，PBS）代替一抗做替代对照，阳性对照由试剂公司提供。免疫组化染色步骤：将5μm厚石蜡切片常规二甲苯脱蜡，梯度酒精至水化，3%H2O2溶液封闭内源性过氧化物酶，根据抗体说明书分别用微波进行抗原修复，小牛血清封闭非特异性抗原抗体反应，滴加一抗（按最佳抗体工作浓度），4℃冰箱过夜，依次滴加生物素标记的二抗及过氧化物酶-链霉亲和素复合物，二氨基联苯胺（diaminobezidine，DAB）显色，苏木素复染，酸酒精分化，梯度酒精脱水，二甲苯透明，中性树胶封片，镜下观察。
2 结果
2.1 组织学结果 见表1。
2.2 免疫组化结果 见表2。
3 讨论
3.1 病理性滑膜皱襞组织中IL-1、IL-6的表达 近年来，有关细胞因子对关节软骨影响的研究很
表1 34例病理性滑膜皱襞和12例正常皱襞组织学对比 例（略）
多［2］，正常情况下，关节软骨基质的分解和合成代谢是通过分解性细胞因子和合成性细胞因子平衡来维持的。IL-1、IL-6是细胞因子网络中的重要成分，可通过调节免疫功能、调节细胞生长分化、诱导炎症反应发生，参与多种生理和病理过程［3］。Hollander等［4］研究报道，软骨退变是由复杂的细胞因子网络介导的，存在于关节滑液中的炎症介质IL-1、IL-6参与了软骨基质的降解破坏。OA患者软骨细胞及滑膜衬里层细胞可分泌IL-1、IL-6，软骨细胞及滑膜细胞又可作为细胞因子作用的靶细胞。由于滑膜皱襞实际上也是膝关节滑膜的一部分，任何可引起膝关节滑膜炎的病因均可使滑膜皱襞发生炎症变化。在关节滑膜细胞的体外培养实验中发现，正常的滑膜细胞只产生微量的IL-1，而OA患者的滑膜组织，其分泌IL-1的表现明显活跃［5］。
从本研究免疫组化染色结果可以看出，IL-1、IL-6在病理性滑膜皱襞和正常滑膜皱襞组织中的表达，差异有显著性（P＜0.01），IL-1、IL-6在病理性滑膜皱襞的衬里层滑膜细胞和单核、淋巴细胞内阳性表达，胞浆阳性并呈棕黄色；病理性滑膜皱襞内浸润的单核细胞、淋巴细胞呈阳性表达，可推测病理性滑膜皱襞中增生的滑膜细胞和单核、淋巴细胞内检测到了与骨性关节炎的软骨降解及滑膜炎有关的炎性介质。髌内侧滑膜皱襞受到创伤和摩擦发生慢性炎症，小血管增生、单核及淋巴细胞浸润，皱襞的滑膜衬里层可自分泌或旁分泌IL-1、IL-6参与病理性滑膜皱襞形成机制。研究结果表示：病理性滑膜皱襞中检测到IL-1、IL-6的高表达，提示其发病机制中可能有IL-1、IL-6两种炎性介质的参与，加速病理进程。
3.2 病理性滑膜皱襞组织中MMP-1、TIMP-1的表达 MMPs是一大类具有相似结构的蛋白酶，能降解所有细胞外基质成分的蛋白酶家族。MMP-1是成纤维细胞型胶原酶，可切割基质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原，主要为Ⅱ型。OA是关节软骨细胞外基质合成与降解失衡，MMPs/TIMPs比例失调是造成软骨变性的主要原因之一［6］。
骨性关节炎的发病机制十分复杂，一般认为MMPs对关节软骨细胞外基质有降解作用，更重要的作用途径是激活MMP-1，加速胶原的病理性降解，也使与透明质酸相连的可聚蛋白多糖由于网络的松解而丢失。研究发现［7］，骨性关节炎患者滑膜和软骨细胞都有高表达的MMP-1和MMP-3，而TIMP-1增加甚少，呈现MMPs/TIMPs的失平衡，从而导致软骨基质降解增加。IL-1可通过刺激滑膜细胞产生胶原酶和酪蛋白酶［8］，刺激软骨细胞产生金属蛋白酶［9］，从而促进软骨基质的降解。
本组免疫组化研究结果显示，MMP-1、TIMP-1在病理性滑膜皱襞和正常滑膜皱襞内的阳性表达，差异具有显著性（P＜0.01，P＜0.05）。MMP-1在衬里层滑膜细胞、单核和淋巴细胞、血管内皮细胞和化生的软骨细胞呈阳性表达，胞浆呈棕黄色，而在正常滑膜皱襞组织中几乎不表达。TIMP-1只在衬里层滑膜细胞和少量的成纤维细胞有表达，而MMP-1免疫组化显示阳性细胞数和着色强度强于TIMP-1。根据关节镜检查的临床资料髌股关节及胫骨内侧平台软骨破坏严重，IL-1、IL-6免疫组化显示在病理性滑膜皱襞结构中高表达，它们又是重要的炎性介质，也是MMP-1最直接激活剂；在病理性滑膜皱襞结构中检测到了MMP-1的表达，故与骨性关节炎发生过程中软骨细胞外基质的降解破坏可能有关。
【参考文献】
1 Mohamed-Ali H. Influence of interleukin-1 beta，tumor necrosis factor alpha and prostaglandin E2 on chondrogenesis and cartilage matrix breakdown in vitro. Rheumatol Int，1995，14（5）:191.
2 Ishiguro N，Ito T，Ito H，et al.Relationship of matrix metalloproteinases and their inhibitors to cartilage proteoglycan and collagen turnover:analyses of synovial fluid from patients with osteoarthritis.Arthritis Rheum，1999，42（1）:129.
3 杨贵贞.免疫生物工程纲要与技术.长春:吉林科学技术出版社，1991，10.
4 Hollander AP，Dieppe PA，Atkins RM，et al.Hypothsis:cartilage catabolic cofactors in humall arthritis.J Rheumatal，1993，20（2）:223.
5 Goldring MB. The role of cytekines as inflam matory mediators in osteoarthritis:L essons from animal models.Connect Tissue Res，1999，40（1）:1-11.
6 Kanyama M，Kuboki T，Kojima S，et al.matrix metalloproteinases and tessue inhibitors of metalloproteinases in synovioal fluids of patients with temporomandibular joint osteoarthritis .J Orofac Pain，2000，14（1）:20.
7 Flannery CR，Little CB，Caterson B，et al.Effects of culture conditions and exposure to catabolic stimulators （IL-1 and retinoic acid）on the expression of matrix metalloproteinases （MMPs） and disintegrin metalloproteinases（ADAMs）by articular cartilage chondrocytes.Matrix Biol，1999，18（3）:225-237.
8 Neidel J，Schulze M，Sova L，et al.Practical significane of cytokine determination in joint fluid in patients with arthrosis or rheumatoid arthritis. Z Orthop Ihre Grenzgeh，1996，134：381.
9 McDonne1l J，Hoerrner LA，Lark MW，et al. Recombinant human interleukin-1 beta-induced increase in levels of proteoglycans，stromelysin，and leukocytes in rabbit synovial fluid.Arthritis Rheum，1992，7：799.
作者单位： 839000 新疆哈密，哈密地区中心医院骨二科
（编辑：汪 洋）