聚蛋白多糖酶與膝骨關節炎相關性研究

鄧紫玉 孫鹥 林俊 萬穎 屈曉雯 趙芳

骨關節炎(osteoarthritis，OA)是中老年人最常見的骨關節疾病，其最早出現的改變是關節軟骨的損傷。軟骨破壞的病理表現是軟骨外基質(extracellular matrix，ECM)的降解，而聚蛋白多糖的丟失是這一過程的主要病理表現之一［1］。正常、退行性變的關節軟骨在代謝轉化過程中釋放的代謝產物進入血液和關節液中，聚蛋白多糖酶(ADAMTSs)就是這樣一種相對特異的軟骨代謝標志物。本研究通過檢測血液和關節液中的ADAMTSs，以探討其與OA的相關關系及在OA早期診斷中的意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料 為2008年11月至2011年3月云南省第一人民醫院住院及門診膝骨關節炎患者。其中男36例，女51例，23～81歲，平均45.8歲，均符合美國風濕病學分會1987的骨關節炎診斷標準。30例健康體檢者為正常對照組。

1.2 排除標準［2］①有炎癥、創傷及手術史，腫瘤、糖尿病等疾病的患者。②診斷或疑似為類風濕性關節炎等自身免疫性疾病的患者。③檢查前兩周內使用過糖皮質激素、非甾體抗炎藥的患者。④妊娠、哺乳期間的婦女。⑤有感染性關節炎、其他反應性關節炎等關節疾病的患者。

1.3 主要試劑 采用德國的Invitek GmbH公司提供的聚蛋白多糖酶活性測定試劑盒。

1.4 實驗方法 抽取患者關節液和血清，凍存于-70℃。樣品在檢測前恢復至室溫，嚴格按照說明書進行操作。樣本首先用底物孵育。底物被水解15 min，反應成2個多肽片段，伴有N基末端ARGSVIL多肽通過雙抗體夾心酶聯反應定量測定。首先在酶標板預包被抗新表位ARGSVIL抗體，加入蛋白水解反應混合物孵育，然后加入抗聚蛋白多糖二抗，最后加入辣根過氧化酶后無色的顯色劑轉變成黃色，在450 nm 處檢測光密度值，通過標準曲線算出樣品中聚蛋白多糖聚合酶活性。

1.5 統計學方法 采用SPSS 11.0統計軟件對所得數據進行處理。所得數據以表示，用分析OA及對照組中各指標OD值之間的差異，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同組別關節液ADAMTS-4的濃度 見圖1。早期OA患者關節液中的ADAMTS-4濃度為(53.05±16.11)pM，中晚期OA患者關節液中的ADAMTS-4濃度為(28.34±10.87)pM，兩組相比差異有統計學意義(P＜0.05)。

圖1 ADAMTS-4在關節液中的表達

2.2 不同組別血清中ADAMTS-4的濃度 見圖2。早期OA患者血清中的ADAMTS-4濃度為(31.23±18.34)pM，中晚期OA患者血清中的ADAMTS-4濃度為(20.11±9.22)pM，正常對照血清中大部分標本無法檢測出ADAMTS-4濃度，在計算時按＜10pM進行統計。結果表明，早期和中晚期OA組均高于正常對照，差異具有統計學意義(P＜0.05);兩組相比，差異也有統計學意義(P＜0.05)。

圖2 ADAMTS-4在血清中的表達

3 討論

OA是中老年人最常見的關節退行性疾病，困擾著全世界約2億多患者。根據流行病學調查，55～64歲的人群中發病率達40%，隨著世界老齡化人群的增加，OA的發病率也呈現逐年上升趨勢［3］。中國OA患者人數估計將超過1億，OA導致的痛苦和殘疾嚴重損害患者的生活質量并成為社會的一個經濟負擔之一。當前對于OA病程中作用于蛋白聚糖的各種蛋白水解酶的探索方興未艾，其中ADAMTS-4和ADAMTS-5在OA中的發病機制研究已成為熱點［4-8］。

引起軟骨降解的原因很多，該過程中最主要的原因是蛋白水解酶活性增高。聚蛋白多糖酶是一種蛋白水解酶，是指能在核心蛋白球間區(IGD)Glu373-Ala374位點降解聚蛋白多糖的蛋白酶，被廣泛認可的有ADAMTS-4和ADAMTS-5。

關節液及血清學檢查用于OA的早期診斷一直在探索中，近年陸續報道了一些與軟骨代謝有關的生物標志物，它們包括一些軟骨成分、細胞素、蛋白酶等。聚蛋白多糖酶是與OA關系密切的酶，Naito等［9］通過對正常軟骨和OA軟骨的研究認為，ADAMTS-4在人OA的聚蛋白多糖的降解中起主要作用，而ADAMTS-5呈結構性表達。OA關節中也有ADAMTS-4和ADAMTS-5的基因表達。而且ADAMTS-4 mRNA在OA軟骨中的表達明顯上調［10］。以上結論與本研究一致。本研究通過檢測關節液及血清中聚蛋白多糖酶的表達，發現了聚蛋白多糖酶參與了軟骨聚蛋白多糖酶的分解代謝，ADAMTS-4和ADAMTS-5是在OA病理機制中最可能起作用的酶。因為ADAMTS-4在OA早期和中晚期關節液和血清中明顯增多，尤其是ADAMTS-4在OA血清中的表達明顯上調，說明ADAMTS-4有早期診斷意義。當然，ADAMTS-4在中晚期OA軟骨降解中同樣有重要作用。對該酶的抑制不僅有可能防止OA的發生，而且有可能控制OA的進展。

結合本實驗結果與已有的文獻報道，我們認為ADAMTSs在OA病變過程中起了重要作用。ADAMTSs的特異性有待于進一步證實，臨床應用ADAMTSs作為輔助早期診斷OA時，須緊密結合臨床特點。ADAMTSs的發現為預防和治療OA提供了一定途徑。

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［2］徐海濤，陳游，陳立科，等.不同干預因素對膝骨關節炎患者滑液中MMP-3和TIMP-1的影響.中南大學學報:醫學版，2008，33(1):47-58.

［3］談超，魏偉.骨關節炎的病因研究和治療的進展.頸腰痛雜志，2002，23(2):166.

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［9］Naito S，Shiomi T，Okada A，et al.Expression of ADAMTS4(aggrecanase-1)in human osteoarthritic cartilage.Pathol Int，2007，57(11):703-711.

［10］Yamanishi Y，Boyle D L，Clark M，et al.Expression and regulation of aggrecanase in arthritis:the role of TGF-Β.J Immunol，2002，168(3):1405-1412.