椎体终板缺损与患者报告症状的关联:一项研究COX-2/PGE-2/EP-4轴的免疫组化研究

Association between vertebral endplate defects and patient-reported symptoms: an immunohistochemical study investigating the COX-2/PGE-2/EP-4 axis

作者信息Haojie Chen, Qingshuang Zhou, Xiaojiang Pu, Nannan Wang, Sinian Wang, Zhenhua Feng, Bin Wang, Zezhang Zhu, Yong Qiu, Xu Sun
PMID38631491
期刊Spine J
发布时间2024-08
DOI10.1016/j.spinee.2024.04.003

实验完整度

研究为回顾性临床研究,包括影像学评估、患者报告症状问卷、免疫组化检测和统计分析,但缺乏功能验证或动物模型等独立证据层级,故评定为中等。

主要模型

71例腰椎退变患者(L4/5或L5/S1) 手术获取的软骨终板标本

重点核对

终板缺损分组依据:MRI上Rajasekaran分级≥4级 患者报告症状:手术前VAS-Back、VAS-Leg、ODI评分 免疫组化检测:COX-2、PGE-2、EP-4阳性细胞百分比(×400视野,每张切片3个视野取平均值) 统计方法:独立t检验、χ²检验、Pearson相关、多变量logistic回归(前向逐步似然比法)

摘要

背景:椎体终板缺损常与退行性椎间盘疾病相关,但其与患者报告症状的关联仍不清楚。COX-2和PGE-2以其在炎症和疼痛中的作用而闻名,EP-4受体参与疼痛信号传导。检查它们在椎体终板组织中的表达可能为腰痛发病机制提供见解。目的:探讨终板缺损与患者报告症状的关联,并进一步阐明COX-2/PGE-2/EP-4轴在慢性腰痛发病机制中的作用。研究设计/设置:回顾性研究。患者样本:共纳入71例接受单节段L4/5或L5/S1改良椎板切除减压(保留近端上椎板)联合经椎间孔腰椎椎体间融合术的患者,其中18例诊断为腰椎间盘突出症,19例为腰椎间盘突出症伴退变性腰椎管狭窄症,34例为退变性腰椎滑脱症。结局指标:人口统计学数据、Pfirrmann分级、Modic改变、终板缺损评分、背部和腿部疼痛视觉模拟评分(VAS)、Oswestry残疾指数(ODI)以及终板组织切片中免疫阳性细胞(COX-2、PGE-2和EP-4)的百分比。方法:根据腰椎MRI上的终板形态将患者分为缺损组和非缺损组。所有术中终板标本立即用10%甲醛固定,3天后石蜡包埋用于组织切片。比较缺损组和非缺损组的结局指标。数据采用独立t检验和χ²检验进行分析。采用Pearson秩相关检验评估患者报告症状与组间免疫阳性细胞百分比的相关性。采用前向逐步似然比法进行多变量logistic回归模型,以确定与终板缺损独立相关的因素。结果:缺损组年龄显著高于非缺损组(52.5±7.7 vs 57.2±9.1, p=.024)。两组在性别、诊断、BMI、合并症或手术节段方面无显著差异。Modic改变(Ⅱ型/Ⅲ型)在缺损组患者中比非缺损组更常见(38.5% vs 11.1%, p<.001),椎间盘退变(Pfirrmann分级Ⅳ/Ⅴ)也是如此(69.2% vs 33.3%, p<.001)。缺损组的VAS-Back(6.5±2.0 vs 4.9±1.6, p<.001)和ODI评分(62.9±10.7 vs 45.2±14.8, p<.001)显著高于非缺损组,而两组术后3个月和6个月随访期间无显著差异。组织学上,缺损组终板组织切片中COX-2、PGE-2和EP-4表达上调。在缺损组和非缺损组中,VAS-Back与COX-2(r=0.643; r=0.558, p均<.001)、PGE-2(r=0.611; r=0.640, p均<.001)和EP-4(r=0.643; r=0.563, p均<.001)的表达均呈中等程度正相关。多变量回归分析显示,COX-2阳性细胞百分比与终板缺损相关(OR=1.509, 95%CI [1.048–2.171], p=.027),PGE-2阳性百分比(OR=1.291, 95%CI [1.106–1.508], p=.001)和EP-4阳性百分比(OR=1.284, 95%CI [1.048∼2.171], p=.003)也是如此。结论:终板缺损患者生活质量较差,椎间盘退变和Modic改变更严重,且软骨终板中COX-2/PGE-2/EP-4轴表达上调。炎症因子可能显著促进终板缺损患者慢性腰痛的发病和进展,从而影响患者报告的症状。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
椎体终板缺损是否与患者报告症状相关,以及COX-2/PGE-2/EP-4轴在慢性腰痛发病机制中的作用。
核心机制
终板缺损可能使退变椎间盘中的炎症介质与富含神经的骨性终板直接接触,激活COX-2/PGE-2/EP-4轴,导致疼痛和不适;PGE-2作用于感觉神经上的EP-4受体,可能诱导疼痛超敏和骨重塑,进而导致终板缺损。
主要证据
基于71例手术患者,分为缺损组和非缺损组,比较VAS-Back、ODI和免疫组化结果,发现缺损组COX-2、PGE-2、EP-4阳性细胞百分比更高,且其表达与VAS-Back呈中度正相关,多变量回归显示其与终板缺损独立相关。
研究意义
本研究首次阐明MR影像学终板缺损、患者报告症状与人终板免疫组化炎症因子表达之间的内在联系,提示终板缺损可能是疼痛的重要来源,MR检测终板缺损对指导疼痛治疗具有重要意义,并为治疗终板缺损患者的腰痛提供组织学和分子学证据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者纳入与分组

根据MRI终板形态将患者分为终板缺损组和非缺损组,以比较两组间的结局差异。

回顾性纳入71例接受单节段L4/5或L5/S1改良椎板切除减压融合术的患者,根据T1加权矢状位MRI上Rajasekaran分级将患者分为非缺损组(≤3级)和缺损组(≥4级)。

2

患者报告症状评估

比较终板缺损组和非缺损组患者术前及术后3个月、6个月的症状严重程度。

使用VAS(背痛和腿痛)和ODI问卷,患者独立完成。

3

终板标本采集与处理

获取手术中的终板标本用于组织学分析,以评估炎症因子表达。

手术切除的下终板标本,生理盐水冲洗去除附着组织,立即用10%甲醛固定,3天后石蜡包埋,制作5μm切片。

4

免疫组化染色

检测终板组织中COX-2、PGE-2和EP-4的表达水平。

切片用抗COX-2、抗PGE-2、抗EP-4的一抗孵育,再与二抗孵育,苏木素复染,荧光显微镜下观察并计数阳性细胞。

5

统计分析与关联评估

比较两组间的差异,并评估COX-2/PGE-2/EP-4表达与患者报告症状及终板缺损的关联。

使用独立t检验、χ²检验、Pearson相关分析和多变量logistic回归分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
1.5T Gyro扫描成像系统Philips--
COX-2抗体Abcamab179800
PGE-2抗体Biossbs-2639R
EP-4抗体Biossbs-8538R
二抗biosharpBL003A
奥林巴斯BX51荧光显微镜Olympus--
DP71相机Olympus--
Prism 9软件GraphPad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者纳入与分组
纳入标准:慢性腰痛>3个月,单节段L4/5或L5/S1退变疾病,年龄40-80岁;排除标准:腰椎手术史、骨折、侧凸>10°、峡部裂、骨质疏松等;终板缺损分级基于MRI T1加权像Rajasekaran分级≥4级
阅读提示:Materials and methods - Subjects, Assessment of MR findings
临床结局评估
VAS-Back、VAS-Leg、ODI评分;评估时间点:术前、术后3个月、6个月
阅读提示:Materials and methods - Clinical outcome measures, Results - Evaluation of patient-reported symptoms
终板标本处理
标本固定:10%甲醛立即固定,3天后石蜡包埋,切片厚度5μm
阅读提示:Materials and methods - Treatment of endplate specimens
免疫组化染色
一抗浓度:COX-2 (1:100, ab179800, Abcam)、PGE-2 (1:200, bs-2639R, Bioss)、EP-4 (1:100, bs-8538R, Bioss);二抗浓度:1:200 (BL003A, biosharp);染色条件:一抗4℃过夜,二抗37℃ 1小时避光;阳性细胞计数:×400倍,每张切片3个视野,取平均值,以每100个总细胞中阳性细胞数表示
阅读提示:Materials and methods - Immunohistochemical staining
统计分析
独立t检验、χ²检验、Pearson相关、多变量logistic回归(前向逐步似然比法),校正因素包括年龄、性别、BMI、合并症、Modic改变、椎间盘退变、COX-2/PGE-2/EP-4阳性百分比
阅读提示:Materials and methods - Statistical analysis, Results - Associations of histological results