類風濕性關節炎并發骨質疏松患者骨密度、骨代謝指標與血清IL-17、MMP-9水平的關系

劉海

類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種臨床常見的慢性、全身性自身免疫性疾病，該病好發于60歲以上老年人及絕經后的女性，以侵蝕關節軟骨、骨組織為特征，最終導致關節軟骨、骨組織結構破壞和功能障礙，致殘率高。患者早期即可出現全身性骨質疏松，這是繼發性骨質疏松的重要原因［1］。骨質疏松可破壞骨微細結構，同時造成骨量降低及骨脆性增加，這極大增加了患者骨折發生率，但RA并發骨質疏松的可能機制尚不明確。研究顯示炎癥、骨代謝失衡在RA并發骨質疏松過程中發揮重要作用［2，3］。本研究旨在觀察RA患者并發骨質疏松情況及患者骨密度、骨代謝指標、炎性因子的變化，進一步分析骨密度與骨代謝指標、炎性因子的相關性，探討RA并發骨質疏松的潛在機制，從而為疾病的早期預防提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2013年1月至2015年1月我院骨科收治的RA患者90例，均符合1987年美國風濕病學會(ACR)制定的RA診斷標準。90例患者中男23例，女67例;年齡24～73歲，平均年齡(51±5)歲;病程2～19年，平均(7.1±2.4)年。所有患者均表現為不同程度的關節腫脹、壓痛、晨僵、畸形及功能障礙。排除標準:(1)急慢性感染者;(2)惡性腫瘤患者;(3)原發性骨質疏松患者;(4)合并嚴重心腦血管疾病及肝腎疾病患者;(5)妊娠或哺乳期女性;(6)近期服用過糖皮質激素或其他可能影響骨代謝的藥物者。

1.2 觀察指標及檢測方法

1.2.1 體重指數(BMI):(kg/m2)=體重/身高2。

1.2.2 血清骨鈣素(BGP)、甲狀旁腺激素(PTH)、骨堿性磷酸酶(BALP)、Ⅰ型膠原聯蛋白羧基末端肽(CTX-Ⅰ)、IL-17、MMP-9、CRP水平:抽取患者清晨空腹靜脈血10 ml，1 000 r/min離心10 min，取上清，-80℃凍存。采用放射免疫法測定BGP、PTH水平。采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定BALP、CTX-Ⅰ、IL-17、MMP-9水平。采用透射比濁法測定CRP水平。試劑盒購自武漢博士德生物工程有限公司，嚴格按照試劑盒說明書操作。

1.2.3 骨密度(BMD):選用美國GE公司生產的雙能X線骨密度檢測儀測量患者腰椎 L1-L4、股骨頸、Ward’s三角區BMD。骨質疏松診斷標準以1994年世界衛生組織(WHO)制定的骨質疏松診斷標準。每個工作日均通過人體椎體模塊進行儀器自檢，保證Area測量變異系數(CV)控制在0.52%以內，BMD測量CV控制在0.40%以內。BMD檢測結果表現為絕對值(g/cm2)和T值(即參考均值的標準差)兩種形式:與≥18歲的同性別、同種族健康人比較，患者腰椎L1～L4、股骨頸、Ward’s三角區T值≥-1.0為骨量正常;其中任何一個部位T值在-2.5～-1.0為骨量減少;T值≤-2.5為骨質疏松。

1.3 統計學分析 應用SPSS 10.0統計軟件，計量資料以±s表示，采用t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，相關性采用Sperman相關分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 骨質疏松發生情況 90例RA患者中，并發骨質疏松17例，并發骨量減少43例，其余30例骨量正常，骨質疏松和骨量減少發生率分別為18.89%(17/90)、47.78%(43/90)。

2.2 3組患者一般資料比較 3組BMI逐漸降低，ESR、CRP水平逐漸升高，差異均有統計學意義(P＜0.05)。見表1。

表1 3組患者一般資料比較 ±s

表1 3組患者一般資料比較 ±s

注:與骨量正常組比較，*P＜0.05;與骨量減少組比較，#P＜0.05

組別 BMI(kg/m2) ESR(mm/h) CRP(mg/L)骨量正常組(n=30)28.04±4.38 11.43±2.42 7.12±1.12骨量減少組(n=43) 24.16±4.01* 20.23±3.15* 11.45±1.78*骨質疏松組(n=17) 19.77±3.22*# 34.11±5.26*# 19.33±3.22*#

2.3 3組患者BMD比較 3組腰椎L1～L4、股骨頸、Ward’s三角區BMD逐漸降低，差異有統計學意義(P＜0.05)。見表2。

表2 3組患者BMD比較 g/cm2，±s

表2 3組患者BMD比較 g/cm2，±s

注:與骨量正常組比較，*P＜0.05;與骨量減少組比較，#P＜0.05

組別 腰椎 股骨頸 Ward’s 三角區骨量正常組(n=30)1.12±0.06 0.98±0.12 0.92±0.11骨量減少組(n=43) 0.89±0.11* 0.75±0.10* 0.70±0.08*骨質疏松組(n=17) 0.65±0.09*#0.59±0.09*# 0.56±0.06*#

2.4 3組血清BGP、PTH、CTX-Ⅰ、BALP水平比較 3組血清BGP、PTH水平逐漸降低，CTX-Ⅰ、BALP水平逐漸升高，差異有統計學意義(P＜0.05)。見表3。

表3 3組血清BGP、PTH、CTX-Ⅰ、BALP水平比較 ±s

表3 3組血清BGP、PTH、CTX-Ⅰ、BALP水平比較 ±s

注:與骨量正常組比較，*P＜0.05;與骨量減少組比較，#P＜0.05

組別 BGP(ng/dl) PTH(ng/L) CTX-Ⅰ(μg/L) BALP(U/L)骨量正常組(n=30)6.62±0.99 69.27±10.12 0.46±0.07 20.23±3.52骨量減少組(n=43) 5.71±0.85* 61.33±9.47* 0.58±0.09* 26.42±3.87*骨質疏松組(n=17) 4.38±0.63*#50.18±8.25*# 0.71±0.11*# 32.54±4.26*#

2.5 3組血清IL-17、MMP-9水平比較 3組血清IL-17、MMP-9水平逐漸升高，差異有統計學意義(P＜0.05)。見表4。

表4 3組血清IL-17、MMP-9水平比較 ±s

表4 3組血清IL-17、MMP-9水平比較 ±s

注:與骨量正常組比較，*P＜0.05;與骨量減少組比較，#P＜0.05

組別 IL-17(pg/ml) MMP-9(μg/L)骨量正常組(n=30)4.18±1.04 31.56±5.11骨量減少組(n=43) 15.28±2.52* 63.29±8.17*骨質疏松組(n=17) 26.37±4.33*# 89.37±10.61*#

2.6 Sperman相關分析 腰椎L1～L4、股骨頸、Ward’s三角區 BMD與 BMI、BGP、PTH水平呈正相關(r腰椎L1～L4值分別為0.411、0.423、0.389，r股骨頸值分別為0.399、0.358、0.521，rWard’s三角區值分別為0.432、0.453、0.501，P＜0.05)，與ESR、CRP、CTX-Ⅰ、BALP、IL-17、MMP-9水平呈負相關(r腰椎L1～L4值分別為 -0.388、-0.312、-0.412、-0.398、-0.427、-0.366，r股骨頸值分別為-0.428、-0.397、-0.441、-0.378、-0.535、 -0.514，rWard’s三角區值分別為-0.362、-0.426、-0.378、-0.359、-0.490、-0.369，P＜0.05)。

3 討論

隨著RA病程的延長，患者并發骨質疏松的發病率顯著高于健康人群，且骨質疏松癥狀不斷加重，易導致脆性骨折，對患者生活質量及預后均產生不利影響。大多數學者認為RA并發骨質疏松的可能機制與機械因素、炎性反應、骨代謝失衡、長期應用糖皮質激素有關，但尚無確切定論［2，3］。本研究中RA患者并發骨質疏松和骨量減少的發生率分別為18.89%(17/90)、47.78%(43/90)，說明RA患者易出現骨量丟失和骨質疏松。與RA骨量正常、骨量減少患者相比，RA合并骨質疏松患者BMI及腰椎L1～L4、股骨頸、Wards三角區BMD逐漸降低，反映疾病活動程度的指標ESR、CRP逐漸升高，兩兩比較差異有統計學意義(P＜0.05)，與有的研究結果［2，4］一致;且三個部位BMD均與BMI呈正相關，與ESR及CRP呈負相關，提示BMI及疾病活動程度是RA合并骨質疏松的重要病因學因素，與骨質疏松發生密切相關。

骨代謝過程是成骨細胞新骨形成和破骨細胞舊骨吸收達到平衡的過程，二者間的平衡狀態決定了同一骨重建單位中的骨量多少。通過對骨代謝過程的深入研究，在RA、骨質疏松等病理狀態下舊骨吸收量大于新骨形成量時即出現骨代謝失衡，導致總骨量丟失和骨質疏松。血清骨代謝指標(包括反應骨吸收和骨形成的BGP、PTH、BALP、CTX-Ⅰ等)測定能夠反應RA、骨質疏松患者的骨代謝情況，并可為臨床診斷疾病提供重要參考價值。BGP是由成骨細胞合成和分泌的反映骨形成的重要指標，不受骨吸收因素的影響，其血清水平升高時提示新形成的成骨細胞處于活躍狀態［5］。PTH是機體內具有增加成骨細胞數目及骨形成促進作用的重要激素之一。BALP是由成骨細胞產生的可直接反映成骨細胞成熟、活性和功能的重要表型標志物。CTX-Ⅰ是骨代謝過程中Ⅰ型膠原的降解產物，是反映骨吸收速率的特異性指標［6］。本結果顯示，與RA骨量正常、骨量減少患者相比，RA合并骨質疏松患者BGP、PTH水平逐漸降低，BALP、CTX-Ⅰ水平逐漸升高，兩兩比較差異有統計學意義(P＜0. 05);且3個部位BMD與BGP、PTH呈正相關，與BALP、CTX-Ⅰ呈負相關，說明RA患者機體存在明顯的骨代謝異常。但各指標間是如何相互影響、相互作用的目前尚不清楚，有待進一步研究。

有研究顯示炎性介質在RA發病過程中發揮關鍵作用［7］。IL-17是近年來新發現的一種主要由Th17細胞分泌的促炎細胞因子，通過誘導炎性細胞(巨噬細胞、中性粒細胞等)分泌IL-6、IL-8、TNF-α等炎性因子，后者進一步放大炎癥級聯反應，從而在RA發生發展中發揮關鍵作用［8］。IL-17在RA發病中發揮破壞軟骨細胞合成代謝同時誘導破骨細胞分化、增殖及促進骨吸收的雙重作用，但其具體作用途徑及機制目前尚不明確。基質金屬蛋白酶(MMPs)是降解細胞外基質的關鍵內肽酶，其在RA發病過程中的作用已經成為目前研究的熱點。Taneja［7］研究證實IL-17通過誘導軟骨產生一氧化氮合酶(NOS)刺激滑膜組織高表達MMP-1、2、9、13，同時抑制蛋白聚糖和膠原對基質的修復作用，從而破壞細胞外基質和軟骨合成。其中MMP-9是反映骨吸收和骨重建過程的關鍵酶，主要由單核細胞分泌，發揮促進破骨性骨膠原吸收的作用。Nyman等［9］研究發現，敲除MMP-9基因后野生小鼠脛骨干骺端骨小梁連接密度顯著增加，相反過表達MMP-9后野生小鼠表現為典型的骨質疏松癥狀，即椎體骨小梁變細、數目減少。臨床研究顯示，骨質疏松患者血清MMP-9水平顯著高于健康人群，提示高表達的MMP-9可能是RA并發骨質疏松的重要病因［10］。本研究結果顯示，與RA骨量正常、骨量減少患者相比，RA合并骨質疏松患者IL-17、MMP-9水平逐漸升高，兩兩比較差異有統計學意義(P＜0.05);且3個部位BMD與IL-17、MMP-9呈負相關，說明RA患者機體存在慢性炎性反應。

綜上所述，本研究表明RA患者骨量減少、骨質疏松的發生率較骨量正常者明顯提高，患者表現為不可逆的骨量丟失、骨密度降低及骨代謝異常。IL-17、MMP-9介導的炎性反應在RA并發骨質疏松的病理生理過程中具有重要調控作用。基礎和臨床試驗均證實抗IL-17單克隆抗體能夠顯著減輕關節炎的病變程度、阻斷炎性反應對關節軟骨和骨組織的破壞、改善患者癥狀［11］。因此，以IL-17、MMP-9為靶點抑制RA患者機體炎性反應有可能延緩及阻斷疾病進展，改善患者預后。

1 陳娟，林慶衍，陳梅卿.風濕性疾病與骨質疏松癥.中國骨質疏松雜志，2012，18:83-86.

2 鄒伏英，王友蓮，霍亞南.類風濕關節炎患者的骨密度和疾病活動相關性研究.江西醫藥，2013，48:37-39.

3 Roux C.Osteoporosis in inflammatory joint diseases.Osteoporos Int，2011，22:421-433.

4 黃獻京.中西醫結合治療類風濕性關節炎繼發骨質疏松的療效觀察.中國骨質疏松雜志，2014，20:530-534.

5 李瑞琦，張國平，李宜炯，等.強直性脊柱炎患者并發骨質疏松及其骨密度和骨代謝生化指標變化情況.中國全科醫學，2014，17:1049-1051.

6 van Spil WE，DeGroot J，Lems WF，et al.Serum and urinary biochemical markers for knee and hip-osteoarthritis:a systematic review applying the consensus BIPED criteria.Osteoarthritis Cartilage，2010，18:605-612.

7 Taneja V.Cytokines pre-determined by genetic factors are involved in pathogenesis of Rheumatoid arthritis.Cytokine，2014，29:129-130.

8 Koenders MI，van den Berg WB.Novel therapeutic targets in rheumatoid arthritis.Trends Pharmacol Sci，2015，36:89-195.

9 Nyman JS，Lynch CC，Perrien DS，et al.Differential effects between the loss of MMP-2 and MMP-9 on structural and tissue-level properties of bone.J Bone Miner Res，2011，26:1252-1260.

10 Bolton CE，Stone MD，Edwards PH，et al.Circulating matrix metallo proteinase-9 and osteoporosis in patients with chronic obstructive pulmonary disease.Chron Respir Dis，2009，6:81-87.

11 Genoves M，Van den bosch F，Roberson S，et al.Ly2439821，a humanized anti-interleukin-17 monoclonal antibody，in the treatment of patients with rheumatoid arthritis a phase 1 randomized，double-blind，placebo-controued，proof-of-concept study.Arthritis Rheum，2010，62: 929-939.