细胞因子、神经可塑性调节剂及椎管狭窄与内镜减压术中的生物标志物

椎管狭窄是一种常见的肌肉骨骼疾病，会导致患者疼痛或功能障碍。 然而，该疾病的发病机制复杂，尚未完全阐明。 腰椎管狭窄源于脊髓后方结构的退行性改变，如黄韧带（LF）肥厚、韧带钙化、小关节退变肥厚和/或脊髓前方椎间盘突出。 黄韧带肥厚的病理变化包括与II型胶原增殖相关的纤维软骨改变、骨化、钙晶体沉积、胶原和弹性纤维退化以及韧带成纤维细胞的软骨样化生。 大量科学研究尝试探索脊柱韧带肥厚和骨化的病因，考虑了全身性、局部性、遗传性和环境因素。 然而，退变发展的机制仍未完全明确。 除了机械应力和韧带中胶原合成增加（纤维化）使年龄成为主要风险因素外，炎症和巨噬细胞浸润的存在被认为是退变发展的重要促成因素。

因此，有理由假设与其他健康状况——特别是慢性疾病——相关的炎症可能在一定程度上影响脊柱结构退变的进程。 目前，肥胖和肌肉减少症作为影响人体所有系统的疾病受到特别关注。 由于其患病率不断增加，深入了解它们对个体器官的影响对于预防和健康保护具有重要的社会和实践意义。

越来越多的报告表明，脂质代谢紊乱以及促炎性脂肪因子和细胞因子的分泌深度参与退行性脊柱和关节疾病病理生理过程中细胞表型和命运、细胞外基质代谢及炎症的调节。 代谢紊乱可影响骨代谢，不仅导致脊柱韧带异位骨化和脂肪沉积，还会影响其他脊柱结构。 同样值得注意的是脂肪因子组对肌肉骨骼退行性疾病发展的影响。 即使是解剖学上存在的椎管内硬膜外脂肪也可能发生炎症并自发分泌炎性细胞因子，可能改变邻近组织（如椎旁肌和韧带）的功能。 值得一提的是，以硬膜外间隙脂肪组织过多导致椎管狭窄为特征的脊柱硬膜外脂肪增多症与肥胖密切相关。

迄今为止已证实，脂肪因子及其受体虽然主要位于白色脂肪组织，但也存在于关节软骨和脊柱骨髓中。 脂肪因子可能通过刺激炎症反应和促进病理变化来促进黄韧带退变。 研究显示瘦素与受韧带骨化影响的椎体数量显著相关。 范等人发现瘦素显著上调黄韧带细胞中碱性磷酸酶和骨钙素mRNA的表达。 在确诊骨化患者的黄韧带中也发现了高水平的内脂素。 目前尚无关于其他脂肪组织源性细胞因子（如脂瘦素、维斯品、抵抗素、脂质运载蛋白-2、颗粒蛋白前体、趋化素、网膜素-1或生长分化因子-15（GDF-15））在黄韧带中存在和作用的数据。 这些细胞因子很可能也参与椎管狭窄的发展，这构成了我们的研究假设。 迄今为止尚未研究这些细胞因子在狭窄患者硬膜外脂肪组织中的存在和水平，与无椎管狭窄者相比。 由于研究证实慢性全身性炎症会影响各种组织，而局部炎症会显著影响邻近结构，我们假设韧带、椎旁肌、椎间盘等可能特别容易受到硬膜外脂肪组织分泌的细胞因子的影响。 先前的体外研究证实，富含IL-6、IL-1α、一氧化氮供体（SNAP）和前列腺素E2等细胞因子的局部环境会改变黄韧带细胞中I、V、XI型胶原和骨钙素的基因表达。 然而，上述脂肪因子对黄韧带退变发展的影响尚未确定。

本研究将检测常规从椎管狭窄和椎间盘突出患者手术中切除的组织中细胞因子（特别是脂肪因子）和神经可塑性调节剂的浓度及其mRNA表达，并在术前和术后两个月随访时两次采集患者血液。

目标

1. 识别狭窄患者腰椎区域采集的黄韧带、椎旁肌和硬膜外脂肪样本中选定生物标志物浓度与无椎管退变者的差异。
2. 确定组织中选定生物标志物的表达是否与患者血液中的存在相关，以及它们是否与退变程度、功能障碍、疼痛强度和体重相关。
3. 通过比较术前和恢复两个月后的生物标志物水平，筛选用于监测椎管减压手术效果的潜在生物标志物。
4. 识别可能调节黄韧带代谢和炎症的潜在蛋白质。
5. 评估硬膜外脂肪组织的选定细胞因子和脂肪因子组对黄韧带细胞培养物中代谢和炎症的影响。

研究人群描述

研究将纳入波兹南医科大学骨科康复临床医院的100名患者，包括男性和女性：

• 50名腰椎管狭窄患者，年龄40-90岁
• 50名椎间盘突出患者，年龄18-40岁，需要手术治疗 参与者将在签署知情同意书同意将其组织用于科学研究后接受手术。
• 研究组将接受内镜下椎管减压术，包括切除压迫神经结构的组织（骨、韧带、关节），并可能切除移位的椎间盘碎片。
• 对照组将接受单纯的椎间盘突出手术，包括切除移位的椎间盘碎片。

方法 术前（48小时内）和术后两个月，将从每位患者采集20毫升静脉血。

手术期间将收集以下样本：

• 椎旁肌肉组织
• 黄韧带
• 硬膜外脂肪组织

研究将使用以下方法/工具：

1. 功能障碍和疼痛强度的标准化问卷
2. 腰椎MRI（术前常规进行）

3. 分子检测

   1. 使用PCR测量细胞因子（GDF-15、脂瘦素、维斯品、抵抗素、脂质运载蛋白-2、颗粒蛋白前体、趋化素、网膜素-1）的mRNA表达。
   2. 使用商业ELISA试剂盒对组织匀浆和血清进行免疫分析，以测定蛋白质浓度（GDF-15、脂瘦素、维斯品、抵抗素、脂质运载蛋白-2、颗粒蛋白前体、趋化素、网膜素-1）
4. 细胞培养及用细胞因子和脂肪组织培养基刺激细胞 三分之一的生物材料将分配给细胞培养研究。 黄韧带、椎旁肌和硬膜外脂肪组织样本将在手术后立即收集，并置于含有适当运输培养基的无菌容器中。

所有样本将在最短时间内无菌条件下立即运送到细胞培养实验室。 到达实验室后，它们将根据每种组织类型的特性，经过适当、预先建立的细胞分离方案处理。

在暴露期后，将从肌细胞和黄韧带成纤维细胞培养物收集的条件培养基中测量细胞因子、纤维化标志物、骨标志物、细胞外基质蛋白、基质降解酶的mRNA表达和蛋白质水平。