肩袖损伤修复术后关节活动度下降与IL-6、MMP-3基因多态性的关联性研究

摘要

背景：
　　随着人口老龄化的加剧以及越来越多的人参加体育活动，肩袖撕裂的发病率也迅速增加，每年超过450万人因此就医，过度的机械负荷被认为是主要的致病因素。肩袖撕裂会引起肩部疼痛和肩关节功能障碍。部分性肩袖撕裂、老年、活动量小的患者一般初始选择非手术治疗。肩袖全层撕裂＜3个月的对肩关节功能力量要求不高的患者也可先选择非手术治疗。当非手术治疗无效、部分撕裂深度达Ⅲ度、或者撕裂肌腱明显变簿(＜5mm)以及对肩关节功能性要求较高的患者如投掷运动员等通常需要做修复手术。根据文献报道，尽管肩袖撕裂修复后多数患者能够较好地恢复其功能，但存在较多的并发症，如术后关节僵硬、感染、直接神经损伤、固定失败、再撕裂等。
　　肩关节僵硬是肩袖修补术后最常见并发症之一，发生率在2.7％-15％之间，它会造成患者肩关节活动度下降，大大影响手术效果，降低患者生活质量。国内外的研究者对肩袖术后关节僵硬的发病机制、病理特点、影响因素、手术技术、康复介入时间等领域进行了深入研究，但迄今术后关节僵硬的发病机制、影响因素均尚未明确或达成共识。目前普遍认为术后肩关节粘连受多因素影响包括年龄、术前关节僵硬程度、肩袖撕裂大小、手术方式、糖尿病、肩袖再撕裂、长期制动，康复依从性等。粘连的发生是由术中及术后分泌的的炎症介质及细胞因子如转化生长因子β、碱性成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子、血小板源性生长因子以及白细胞介素-1β等介导的胶原表达和成纤维细胞增殖所致，胶原的大量表达和成纤维细胞增殖导致正常的能够扩展的腋窝褶皱的闭塞和关节囊自身纤维化，使关节囊增厚，三角肌和肩袖之间以及三角肌与肱骨近端之间形成粘连，同时伴广泛的软组织挛缩。
　　但并不是所有的病人都会出现术后组织粘连、关节僵硬，也不是所有发生术后粘连、关节僵硬的患者的病情严重程度都相同，也就是说不同的个体在术后肩关节僵硬的易感性和严重程度上存在差异，遗传因素在这中间可能起着重要的作用。既往研究结果表明，发生粘连性滑囊炎的患者的滑膜中的炎性细胞因子白介素6(IL-6)和基质金属蛋白酶3(MMP-3)水平高于对照组患者。IL-6具有广泛的免疫调节作用和生物活性，参与了人体的多种生理和病理活动，参与损伤后的组织修复与再生，是参与炎症反应以及炎症后修复的重要炎症因子之一，若IL-6水平过高可造成成纤维细胞增生过多、胶原形成过多、瘢痕组织形成过多，局部动态平衡失调，形成粘连。而MMP-3作为降解细胞外基质的核心酶类，在炎症扩散、结构重建中发挥重要作用。IL-6和MMP-3基因都是炎症和纤维组织增生中的关键因子。因此我们考虑，在粘连性滑囊炎中表达增高的IL-6和MM-3的基因多态性，可能与术后发生粘连的风险有关。在本研究中我们对白介素6(IL-6)和基质金属蛋白酶3(MMP-3)的基因多态性与肩袖损伤修复术后肩关节活动度下降的关联性进行了研究。根据文献检索结果，目前尚无关于肩关节术后粘连的遗传因素的研究报道。
　　目的：
　　关节僵硬在肩袖损伤修复手术后是常见的，遗传因素可能参与其中。白介素6(IL-6)和基质金属蛋白酶3(MMP-3)是粘连性滑囊炎的病理学关键细胞因子，因此我们考虑在粘连性滑囊炎中表达增高的IL-6和MM-3的基因多态性可能与术后发生粘连的风险有关。本研究的目的是明确在中国发生肩袖损伤术后关节的汉族人群中白介素6(IL-6)和基质金属蛋白酶3(MMP-3)的基因多态性与肩袖损伤修复术后肩关节活动度下降的易感性和严重程度是否相关。
　　方法:
　　共有188例患者参与了这项研究，这些患者是在2006年1月至2014年12月期间在山东大学齐鲁医院诊断为肩袖撕裂并且做了小切口手术的患者。这些患者都是汉族，术前都有持续的肩袖疼痛和肩关节功能受限，最终接受小切口肩袖修复手术。术后采用相同的康复方案，所有患者用外展支架固定患肢于外展30°位，固定6周。鼓励术后立即开始耸肩，主动屈肘、伸肘，主动做前臂的旋前/旋后，积极地进行手和手腕运动。从术后3周开始做患侧肩关节的被动练习，主要是控制角度的渐进的前屈、外展、外旋，一天两次。6周开始做主动功能锻炼，在术后9到12周开始肌肉力量训练。术后6个月开始可以进行所有的体育活动。受试者在术后3个月接受一次完整的临床评估。用量角器测量和记录手臂在身侧时被动屈曲和外旋的角度以及肩部外展在90°时被动外旋的角度。内旋通过拇指努力能够达到后背的最大高度来记录。这项研究中术后粘连的定义是至少2个方向的被动运动受限（外展和前屈＜100°，外旋＜20°，或内旋＜L3）。其中87名患者被诊断为术后关节僵硬，余下的101名患者作为对照。
　　用标准蛋白酶K消化和酚-氯仿抽提法抽提DNA，PCR扩增后利用限制性内切片段长度多态性(RFLP)的方法，检测所有188名受试者的IL-6两个单核苷酸多态性位点(rs10499563，rs1800796)和MMP-3的三个单核苷酸多态性位点(rs679620，rs591058和rs650108)，进行基因分型。
　　使用Windows社会科学软件统计软件包(SPSS，Inc，芝加哥，美国)16.0版本用于统计分析。人口学和临床资料数据用平均数±标准差表示，术后粘连组和对照组上述资料比较采用t检验。采用卡方检验分析基因型和等位基因频率是否符合Hardy-Weinberg平衡。通过等位基因水平比较、显性基因模型比较、隐性基因模型比较以及极端基因型比较评估SNP与术后僵硬之间的关联。如果P＜0.05则判定存在统计学显著性差异，具有统计学意义。如果存在相关性，再用单向方差分析来明确IL-6与MMP-3基因多态性与术后粘连严重程度有无相关性。
　　结果：
　　1、患者特点
　　根据术后3个月患者的关节活动度将患者分组。这项研究中术后粘连的定义是至少2个方向的被动运动受限（外展和前屈＜100°，外旋＜20°，或内旋＜L3）。结果188名患者中，87名患者被诊断为术后粘连，剩下的101名病人作为对照组。两组患者在年龄、性别、优势侧手臂、糖尿病、高血压、甲状腺疾病状态、吸烟和术前粘连状况方面无显著性差异。然而，术后粘连的患者比没有术后粘连的患者的肩袖撕裂更大(P=0.043)。
　　2、IL-6与MMP-3基因多态性与术后粘连易感性的关系
　　本研究中IL-6和MMP-3的单核苷酸多态性基因型的分布符Hardy-Weinberg平衡，基因分型成功率是100％。
　　在IL-6单核苷酸多态性的分析中，rs10499563 SNP无论使用哪种遗传模型都没有发现统计学联系。rs1800796 SNP通过等位基因水平的比较(p＜0.0001)，显性模型的比较(p=0.028)，极端的基因型比较(p=0.030)发现等位基因G与术后粘连易感性的增加显著相关。但是在隐性模型比较(p=0.070)中没有发现统计学差异，这可能是由于样本量相对较小。
　　在MMP-3单核苷酸多态性的分析中，无论在等位基因水平比较(p＜0.0001)，显性模型比较(p=0.038)，隐性模型比较(p=0.010)，或极端基因型比较(p=0.005)发现rs679620SNP A等位基因与术后粘连发病率的增加显著相关。MMP-3 rs650108SNP只在极端基因型比较(OR=2.551，95％CI1.109-5.868，p=0.037)和等位基因水平比较(OR=1.62，95％CI1.356-1.936，p＜0.0001)中存在显著性相关。无论使用哪种遗传模型rs591058 SNP都未发现统计学相关性。
　　3、IL-6与MMP-3基因多态性与术后粘连严重程度的关系
　　我们的研究发现只有IL-6的SNPrs1800796和MMP-3的SNPrs679620与术后粘连的风险有关，我们选择这两个SNPs来分析他们与术后粘连严重程度的相关性。我们用前屈来表示粘连的严重程度。单向方差分析发现前屈程度的显著降低与次要等位基因SNP rs1800796(P＜0.0001)和SNP rs679620(P＜0.0001)相关。
　　结论：
　　在我们的这项研究中，我们证实了IL-6 rs1800796等位基因G与术后粘连易感性的增加显著相关，MMP-3 rs679620 A等位基因与术后粘连发病率的增加显著相关。又用单向方差分析证实以上两个SNP位点IL-6 rs1800796和MMP-3 rs679620的多态性与术后关节僵硬的严重程度相关。这一发现可以用于指导肩袖撕裂手术后的康复过程，换句话说，那些具有遗传易感性因素的患者应该接受更为激进的康复，那些没有易感性因素的患者的康复可以更保守。

目录

声明

符号说明

摘要

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

创新性和局限性

白介素-6及基质金属蛋白酶-3的基因多态性研究进展(文献综述)

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