针刺改善膝骨关节炎的临床疗效及其血清脂质代谢调控机制研究

《Journal of Pain Research》：Clinical Efficacy of Acupuncture for Knee Osteoarthritis and Associated Changes in Serum Lipidomics: A Prospective Observational Cohort Study

本前瞻性研究结合临床评估与脂质组学分析，首次提出针刺可通过调控甘油磷脂代谢、鞘脂代谢等关键通路，下调促炎脂质如LPC、LPE，上调保护性脂质如酰基肉碱，从而恢复脂质稳态、减轻炎症，为针刺治疗KOA（膝骨关节炎）提供了新的代谢组学证据和机制见解。

　　

引言

膝骨关节炎(KOA)是一种以关节软骨退行性改变、关节间隙狭窄、滑膜炎性增生和关节缘骨赘形成为病理特征的常见慢性退行性关节疾病。长期以来，KOA被认为主要是关节软骨机械磨损的结果，但近年研究发现，炎症反应、免疫失调和代谢失衡在疾病的发生发展中扮演着关键角色。其中，脂质代谢异常尤为引人关注，脂质不仅是能量储存和细胞膜的基本成分，还作为信号分子调节炎症、氧化应激和细胞自噬，在维持关节稳态中至关重要。针刺作为一种安全可重复的非药物疗法，已被多项高质量随机对照试验证实能有效缓解KOA患者的疼痛、改善膝关节功能且无严重不良反应。然而，针刺是否以及如何通过调控脂质代谢来改善KOA患者的临床症状，其机制尚不明确。本研究采用脂质组学方法，结合WOMAC和VAS评分临床疗效评估，系统探讨针刺对KOA患者血清脂质代谢的影响及其潜在机制，旨在阐明针刺干预与代谢途径之间的关系，为KOA的治疗提供新的循证见解。

材料与方法

本研究由南京中医药大学附属医院（江苏省中医院）伦理委员会批准，并在美国临床试验注册中心注册。研究共招募58名KOA患者，另设22名健康受试者作为正常对照组。KOA的诊断依据《骨关节炎诊疗指南》（2018年版）进行。患者接受为期4周、每周6次的标准化针刺治疗，选穴包括犊鼻(ST35)、内膝眼(EX-LE4)、足三里(ST36)、阳陵泉(GB34)、血海(SP10)、梁丘(ST34)、对侧曲池(LI11)、太溪(KI3)和三阴交(SP6)。通过提插捻转手法得气后，留针30分钟，期间行针2次以维持针感。

临床疗效采用西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC)和视觉模拟评分(VAS)进行评估。采集所有受试者空腹静脉血样，利用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)进行血清脂质组学分析。数据处理采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)，识别差异脂质代谢物（标准：VIP > 1, P < 0.05），并通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)进行通路富集分析。统计数据分析采用SPSS 27.0，数据以均值±标准差表示。

结果

组间一般特征比较

KOA患者组与健康对照组在性别比例、年龄、体重指数(BMI)或总胆固醇(TC)水平上无显著差异。但与健康对照组相比，KOA组的白细胞计数(WBC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白(LDL)水平更高，而高密度脂蛋白(HDL)水平更低。

治疗前后VAS及WOMAC评分比较

治疗后，KOA患者的VAS评分从治疗前的7.00（6.00，7.00）降至5.00（3.00，5.00）（P < 0.05）。WOMAC总分从治疗前的42.09±4.62显著下降至28.00±5.57（P < 0.01），且所有子项评分均较基线显著降低（P < 0.05）。

治疗前KOA患者与健康对照组的脂质代谢比较

OPLS-DA模型能有效区分KOA患者与健康对照组的血清脂质谱（）。共检测到538种差异脂质代谢物，其中521种上调，17种下调（）。KEGG通路富集分析显示，这些差异代谢物主要富集于致病性大肠杆菌感染、动物自噬、甘油脂代谢和磷脂酰肌醇信号系统等通路。

KOA患者针刺治疗后脂质代谢的变化

针刺治疗后，KOA患者血清脂质谱发生改变（）。与治疗前相比，共有7种代谢物上调，211种代谢物下调（），包括PE (20:1_18:1)、LPC (0:0/16:0)、LPE (0:0/18:0)和TG (16:0_16:0_18:0)等代谢物显著下调（）。KEGG通路富集分析显示，这些差异代谢物主要涉及甘油磷脂代谢和神经活性配体-受体相互作用通路（）。

针刺对脂质代谢的影响

通过筛选，发现68种脂质代谢物在针刺治疗后表现出与KOA-健康对照组差异相反的趋势（），且治疗后均呈下降趋势（）。相关分析显示，LPC (16:0/0:0)与LPA (0:0/16:0)（r = 0.95, P < 0.01）、LPG (18:1/0:0)（r = 0.84, P < 0.01）呈正相关（）。网络分析进一步揭示了这些脂质代谢物之间的强关联（）。重要的是，LPC (16:0/0:0)、SPH (d18:0)和TG (16:0_16:0_18:0)的血清水平与VAS和WOMAC总分均呈正相关（P < 0.05 或 P < 0.01）。而酰基肉碱Carnitine C12:1?2OH和PS (17:0_18:1)则与WOMAC评分呈负相关（P < 0.05 或 P < 0.01），且Carnitine C12:1?2OH也与VAS评分呈显著负相关（P < 0.05）（）。

讨论

本研究揭示甘油磷脂代谢异常在KOA进程中起关键作用。在骨关节炎微环境中，磷脂酰胆碱(PC)在卵磷脂-胆固醇酰基转移酶(LCAT)和磷脂酶A₂(PLA₂)作用下过度转化为LPC，导致LPC/PC比值升高，并与软骨体积损失百分比呈正相关。LPC作为氧化低密度脂质的主要磷脂成分，可激活TLR2/4-NF-κB和MAPK信号通路，促进IL-1β和TNF-α等炎性细胞因子分泌，加剧氧化应激和软骨细胞凋亡。同样，异常升高的LPE水平也会破坏细胞膜稳定性并引发炎症反应。本研究发现针刺治疗后LPC和LPE水平显著下降，提示针刺可能通过调控PLA₂相关通路来缓解炎症、维持软骨稳态。

脂质代谢与线粒体功能密切相关。膜磷脂（如PC和PE）失衡会改变线粒体膜流动性和电子传递效率，破坏能量代谢。过度脂质积累会抑制电子传递链(ETC)复合物活性，降低氧化磷酸化(OXPHOS)效率，并诱导线粒体活性氧(ROS)异常积累。过量ROS不仅直接损伤细胞膜和蛋白质，还促进基质金属蛋白酶(MMPs)的表达，导致细胞外基质(ECM)降解并增强软骨细胞凋亡。本研究发现针刺干预后PE、LPC和LPE水平显著降低，提示针刺可能通过改善线粒体稳态来减轻组织损伤和炎症反应。此外，酰基肉碱（如Carnitine）水平上调与症状评分呈负相关，提示针刺可能通过增强线粒体脂肪酸(FA)转运和β-氧化(FAO)，改善能量代谢稳态，促进线粒体功能恢复。

除磷脂外，甘油三酯(TG)和鞘脂异常也与KOA临床症状密切相关。血清中TC和TG水平升高会增加骨髓病变(BMLs)和软骨损伤的风险。鞘氨醇(SPH)及其代谢物鞘氨醇-1-磷酸(S1P)可激活S1P/S1P₂信号通路，导致软骨细胞中MMPs上调，促进炎症反应。本研究结果表明，针刺可能通过下调SPH水平间接调节炎症相关信号传导。LPC (16:0/0:0)、SPH (d18:0)和TG (16:0_16:0_18:0)水平与VAS和WOMAC评分呈显著正相关，表明这些脂质水平越高，疼痛强度和功能障碍越严重。而Carnitine C12:1?2OH和PS (17:0_18:1)与WOMAC评分呈负相关，提示它们可能在KOA进展中起保护作用。磷脂酰丝氨酸(PS)及其下游代谢物如溶血磷脂酰丝氨酸(LPS)和溶血磷脂酸(LPA)可驱动滑膜炎和痛觉敏化。总体而言，本研究提示针刺可能通过调控脂质介质相关的炎症通路、线粒体功能和氧化应激，抑制关节内炎性因子释放和软骨细胞降解，从而改善关节微环境，缓解KOA进展。

本研究存在一些局限性：首先，采用前瞻性观察设计，旨在探索代谢模式及其动态变化，而非建立直接因果关系；其次，样本量相对较小，但足以进行初步代谢谱分析；第三，基于血清脂质组学数据，可能无法完全反映滑液或软骨组织内的代谢状态。总体而言，本研究首次从代谢组学角度提出，针刺可能通过调节脂质代谢来缓解KOA症状，为针刺治疗的分子机制和临床相关性提供了新见解。

结论

本研究通过整合临床疗效评估与脂质组学分析，证实针刺能显著减轻KOA患者的疼痛和功能障碍，并伴随多种血清脂质代谢物的显著下调，包括PE、LPC、LPE和TG。KEGG通路分析表明，这些差异脂质主要富集于甘油磷脂代谢和神经活性配体-受体相互作用等关键代谢通路。脂质代谢失调与KOA的炎症反应、软骨退变和自噬受损密切相关。针刺可能通过减少促炎性溶血磷脂、纠正甘油三酯过载并抑制相关信号通路，从而减轻炎症和基质降解，改善关节内微环境，发挥治疗作用。本研究为针刺治疗KOA提供了新的代谢组学证据和潜在的机制见解，凸显了脂质代谢作为未来针刺治疗骨关节炎的潜在靶点。