作者：宋洋 北京積水潭醫院

膝關節骨性關節炎（KOA）是成年人和老年人最常見的退行性關節疾病，被認為是疼痛和功能障礙的主要原因之一。一系列風險因素與KOA相關。眾所周知，前交叉韌帶斷裂或重建會增加KOA進展的可能性。脛股不穩動物模型，例如前交叉韌帶橫斷術（ACLT）已被用于誘導與人類創傷后和慢性KOA相似的變化。最近的一項研究表明，ACLT誘導的大鼠KOA可促進四頭肌和脛骨前肌的神經肌肉接頭重塑和萎縮，與炎癥癥狀、步態變化、，以及肌肉基因和蛋白表達的變化7.創傷后生化和生物力學變化改變軟骨細胞的代謝模式，軟骨細胞激活適應性反應，包括促炎細胞因子。在這些細胞因子中，白細胞介素（IL）-1β、IL-6和腫瘤壞死因子（TNF）-α在KOA的病理生理學中表現突出，由于其對關節的分解代謝和破壞作用。這些變化是進行性的，經常通過放射學和癥狀學征象來識別。
在KOA的治療中，控制促炎細胞因子被視為一種治療藥理學方法。然而，與其他藥理學療法一樣，抗細胞因子藥物也表現出潛在的醫源性效應，有利于尋找補充療法。冷凍療法是一種非藥物資源，用于控制炎癥，改善急性肌肉骨骼創傷后的臨床狀況。此外，它成本低、相對安全且易于使用。盡管冷凍療法廣泛用于控制急性創傷后的疼痛和炎癥，但有充分證據表明其有益效果，關于其對慢性關節損傷的影響，人們知之甚少。最近的一項綜述顯示，盡管一些臨床指南建議冷凍療法來治療KOA癥狀，但關于冷凍療法用于這一人群的證據不足。很少有動物研究調查這一問題，異種基因方案（使用的物理藥物、應用時間和周期）主要關注冷凍療法在膝關節炎動物模型中的即時反應。最近，研究表明連續14天應用局部冷凍療法對佐劑誘導的關節炎具有局部和系統性抗炎作用，主要通過IL-6/IL-17途徑抑制，獨立于TNF-α。雖然這是一個相關的發現，但該研究是在類風濕關節炎動物模型中進行的，對關節具有潛在的破壞性免疫作用，冷凍治療方案沒有遵循肌骨疾病的臨床建議。我們發現之前沒有研究評估冷凍療法在KOA動物模型中的效果，與在人類中觀察到的特征相似。冷凍療法在動物模型中控制KOA炎癥的一種可能的有益效果可以為其臨床應用提供新的科學證據。本研究的目的是在ACLT生成的KOA大鼠模型中，研究臨床類冷凍療法對功能損傷和滑膜炎癥的影響。我們的假設是冷凍療法可以改善動物的步態功能并減少炎癥跡象。
我們的研究結果首次表明，臨床類冷凍療法對ACLT誘導的KOA是一種有益的干預，因為它改善了足跡模式，其效果由關節滑膜炎癥的下調介導。冷凍治療組由于白細胞向關節腔的遷移減少，炎癥過程減少，這表明對滑膜炎癥的控制有積極作用。這些發現證明了冷凍療法作為KOA關節炎癥非藥物治療的潛力。
雖然在關節炎動物模型中很少研究冷凍療法的抗炎作用，但已經提出了一些作用機制來解釋冷凍療法對減少關節炎癥過程的作用。一次長期冰敷（4?小時）尿酸鹽結晶誘發滑膜炎的狗膝關節滑液中白細胞吞噬功能降低。這種影響歸因于滑液粘度的增加，這可能阻礙了白細胞向晶體的移動。在另一項研究中，冰袋（?在兔酵母菌多糖誘導的關節炎模型中，細胞浸潤和滑膜增生減少。在創傷模型中，患有橈腕韌帶扭傷的豬在兩次應用碎冰袋（在這些研究中，滑膜炎和炎癥通過降低關節內溫度得到抑制。根據之前的研究，導致基質降解的酶活性（即膠原酶）在低溫下會降低。盡管我們沒有測量關節內溫度，但這些機制也可能發生，導致關節炎癥的降低。與冷凍療法相關的另一個可能機制是局部代謝減少，這在早期的研究中得到證實，導致滑膜中細胞浸潤減少，從而炎癥介質的激活減少。
眾所周知，促炎細胞因子，如IL1-β和TNF-α，發揮分解代謝作用，并以多種方式導致KOA關節退變，包括蛋白酶激活和II型膠原抑制，II型膠原是細胞外基質的主要成分之一。其他細胞因子，例如IL-17，在中性粒細胞募集中起著重要的介導作用，根據我們的結果，冷凍療法在減少(≥55%）滑液中促炎細胞因子水平。冷凍療法應用于關節炎大鼠爪子的早期研究（30?分鐘，每天兩次，持續14天）顯示局部和全身抗炎作用，主要由IL-6和IL-17的基因和蛋白表達介導，獨立于TNF-α。在不同病理和生理條件下進行的研究表明，冷凍療法對NF-kβ依賴性基因抑制IL-1β、TNF-β和IL-6的有益作用。這些途徑也與本研究中觀察到的冷凍療法的效果有關。
盡管在接受冷凍治療的KOA組中觀察到炎癥過程顯著下降，但滑膜的組織病理學征象沒有改善。這一結果表明，所用的實驗模型誘導了KOA，冷凍治療不會改變滑膜疾病的癥狀。