可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體對人工關節感染的診斷價值

劉建 高勇 李紅 方冰

江西萍鄉市第二人民醫院骨二科（江西萍鄉337000）

據報道，假體周圍關節感染（periprosthetic joint infection，PJI）已成為髖關節和膝關節成形術后翻修的最常見原因之一［1］。由于翻修術中對于是否發生感染的治療方式具有較大差異，因此正確診斷PJI具有重要意義。血清學檢查因其簡便快速的特點而成為PJI篩查的重要手段。目前常用的指標為紅細胞沉降率和C反應蛋白（CRP），但易受關節外感染和風濕免疫系統疾病的影響［2］。此外，有學者報道IL-1、IL-6、TNF-α等亦可用于PJI的診斷［3］，但其敏感性、特異性并不理想。因此，針對可用于PJI診斷的血清標志物還需進一步探索?？扇苄阅蚣っ咐w溶酶原激活受體（soluble urokinase—type plasminogen activator receptor，su-PAR）是細胞表面尿激酶型纖溶酶原激活物受體的可溶性形式［4］，以往研究證實其對肝癌、膀胱移形細胞癌的診斷及預后有較好輔助作用。近來，現代生物醫學發現，suPAR作為一種新型炎癥標記物，可反映機體免疫系統的活躍程度，與多種炎癥主導疾病相關。除腫瘤外，suPAR與膿毒癥、血管疾病、腎小球腎炎的關系在我國已有報道，但關于關節感染的研究甚少。國外近3年對于suPAR的研究亦集中在消化疾病、心血管疾病、血液疾病等方面［5］，骨科疾病尚未推進。在喻莉等［6］人的文章中提示suPAR與IL-6、TNF-α等細胞因子間有緊密聯系，但未明確二者機制。由此，筆者推測su-PAR對IL-6、TNF-α相關疾病-PJI可能具有潛在診斷價值，因此，本研究預評估suPAR對于PJI的診斷能力，以期作為新的生物標志物而應用于PJI的早期診斷。

1 對象與方法

1.1 研究對象選取本院2011年9月至2016年11月全髖關節或全膝關節置換術發生PJI的患者53例，作為感染組，患者年齡47～75歲，平均（60.1±8.6）歲；同時按1：2選擇醫院及社區對照配比感染組，配比因素為年齡（年齡波動＜3歲）、性別及民族。醫院對照來自于隨機抽取的非骨科30例，外科11例，內科14例，其余科室共計5例；社區對照組來自于患者居住或者靠近的社區，提供配比要求由居委會幫助提供調查對象，在所有符合的調查對象中根據隨機數字表選擇30例作為社區對照組。對照組研究對象年齡48～73歲，平均（59.2±7.7）歲。感染組與所配比的對照組的研究內容一致，包括一般資料記錄及臨床檢測。感染組與兩組對照組的年齡、性別無統計學差異。

根據肌肉與骨骼感染協會（Musculoskeleta1 Infection Society，MSIS）制定的 PJI診斷標準：需滿足下列3項中至少1項：（1）存在與假體相通的竇道；（2）兩次關節液或組織培養為同一細菌；（3）下列6項中滿足4項：①紅細胞沉降率與C反應蛋白升高；②關節液白細胞計數升高；③關節液多形核中性粒細胞比例升高；④關節內存在膿液；⑤單次關節液或組織標本培養陽性；⑥假體周圍組織病理學分析，5個高倍視野下（×400）平均中性粒細胞計數＞5個［10］。納入標準：（1）全髖及全膝關節置換術后需進行翻修手術及術后懷疑感染的患者；（2）完整的臨床及實驗室資料。排除標準：存在其他身體部位感染病灶。所有受試者均簽署了書面知情同意書。本研究方案經倫理委員會批準。

1.2 suPAR及炎癥標志物的檢測雙抗體夾心法檢測患者血清suPAR濃度，使用丹麥ViroGates公司的suPARNOSTIC標準試劑盒，嚴格按說明書操作。免疫比濁法檢測CRP，使用美國Olympus自動生化分析儀。IL-1、IL-6、TNF-α和IL-12采用酶聯免疫吸附法檢測，使用美國R&D System公司的ELISA試劑盒，嚴格按說明書操作。

1.3 統計學分析SPSS 19.0處理數據，符合正態分布的連續性變量以均值±標準差表示，采用獨立樣本t檢驗分析suPAR及IL-12在感染組和對照組之間的差異，相關性分析比較suPAR與血清中多種炎癥及感染標志物之間的關系。同時，繪制上述指標的ROC曲線，計算各指標的AUC。

2 結果

2.1 血清suPAR水平在PJI患者及對照組中的比較PJI患者及對照組的血清suPAR濃度如圖1所示。在對照組中，血清suPAR水平較低，均值為（1.76±0.11）ng/mL。而在感染組中，血清suPAR水平顯著升高，達到（6.70±0.24）ng/mL，差異有統計學意義（P＜0.05）。

圖1 兩組血清suPAR水平的差異分析Fig.1 Differences in serum suPAR levels between two groups

2.2 suPAR與其他炎癥指標的診斷價值比較血清suPAR與CRP、IL-1、IL-6和TNF-α的相關性分析結果見圖2。血清suPAR與上述四項指標具有顯著的正相關關系（P＜0.05），其相關系數分別為0.752、0.769、0.842和0.760。

2.3 PJI中suPAR與IL-12的關系見圖3，與對照組（23.57±3.16）pg/mL相比，PJI患者血清IL-12水平顯著增加，均值達（41.99±4.02）pg/mL，差異有統計學意義（P＜0.05）。此外，IL-12也表現出與血清suPAR顯著的正相關關系（P＜0.05），相關系數為0.767（圖4）。

2.4 suPAR在PJI中的診斷價值suPAR與目前用于PJI診斷的炎癥標志物（CRP和IL-6）的ROC曲線圖見圖5。suPAR、IL-6和CRP在PJI診斷中的AUC分別為0.888、0.763和0.834。分析上述3指標的AUC，假設檢驗以分析。除CRP與suPAR的AUC差異存在統計學意義外，其余指標的AUC間并無統計學差異。

圖2 血清suPAR與CRP、IL-1、IL-6及TNF-α的相關性分析Fig.2 Correlation analysis of serum suPAR and CRP,IL-1,IL-6 and TNF-α

圖3 兩組IL-12水平的差異分析Fig.3 Differences in IL-12 levels between two groups

圖4 血清suPAR與IL-12的相關性分析Fig.4 Correlation analysis of serum suPAR and IL-12

3 討論

圖5 suPAR、IL-6及CRP診斷PJI的ROC曲線Fig.5 ROC curves for diagnosing PJI by suPAR,IL-6 and CRP

PJI是全關節置換術后最嚴重的并發癥之一，與無菌性松動一起成為人工關節翻修最常見的原因。據統計，人工髖關節的感染率為0.3%～1.7%，人工膝關節的感染率為0.8%～1.9%［7］。而對于翻修患者，PJI的正確診斷對治療方法的選擇至關重要。盡管近年來各專業協會均發布了各自的PJI診斷指南，但目前尚無單一的手段可以確診PJI。因此，PJI的診斷通常需根據一系列的輔助檢查進行綜合判斷。由于方法簡單易行，血清學檢測成為PJI篩查的重要手段。MSIS等［8］指南均指出，ESR＞30 mm/1 h和CRP＞10 mg/L提示假體周圍感染的可能，但這2個指標易受關節外感染和風濕免疫系統疾病的影響。而ELGEIDI等［9］指出血清IL-6＞10.4 pg/mL診斷PJI的敏感度達100%、特異度達90.9%，可用于術后早期檢測感染。此外，IL-1、TNF-α等在PJI診斷中的應用已有一些報道，但尚未發現有較高敏感性和特異性的指標。因此，我們仍需進一步探索可用于PJI診斷的血清標志物。

suPAR是細胞表面uPAR的可溶性形式，在細胞黏附、趨化等多種免疫功能中發揮重要作用［10］。有報道［11］顯示，血清suPAR水平在多種炎癥性疾病中均有升高，但在PJI中的濃度則鮮有報道。本研究檢測了PJI患者以及未發生感染的全髖關節或膝關節置換術患者血清suPAR水平。PJI患者的均值高于對照組。提示血清suPAR水平可能是全髖/膝關節置換術后發生PJI較好的診斷指標。近來有文獻指出，suPAR的血漿濃度與其他炎癥標志物（CRP和TNF-α等）密切相關，可用于全身炎癥反應綜合征、組織損傷及自身免疫性疾病的診斷與病情評估［12］。因此，我們分析了su-PAR與典型的炎癥標志物（CRP）及主要的炎癥細胞因子（IL-1、IL-6和TNF-α）的相關性，suPAR與CRP和IL-6具有良好的正相關關系，提示這一指標或可用于PJI的診斷。

以上研究表明血清suPAR水平在PJI患者中顯著增高，且與炎癥常用指標具有良好的相關性，但是suPAR是否在PJI的發生發展中發揮作用尚未清楚。有報道顯示PJI中IL-12發揮重要作用，其能夠招募骨髓衍生抑制細胞并有助于細菌生存，從而促進抗炎生物膜的形成［13］。為了證實su-PAR在PJI中的作用，我們試圖探索suPAR與IL-12的關系。為此，我們檢測了兩組患者血清IL-12的水平，并比較了suPAR與IL-12的相關性。結果顯示，PJI患者血清IL-12的濃度高于未感染對照組。并且，IL-12與suPAR具有顯著的正相關關系，這一結果表明suPAR可能在PJI的發生發展中發揮作用。同時，這也進一步證明了suPAR可用于PJI的診斷。

為了探索suPAR對于PJI的診斷價值，我們繪制了ROC曲線圖。由于目前臨床上敗血癥等感染性疾病的常規診斷及臨床檢測中均使用CRP這一指標，因此，我們同時繪制了CRP診斷PJI的ROC曲線圖。此外，IL-6是目前在假體周圍感染診斷領域較受關注的血清標志物，一些研究已證實其具有良好的敏感性和特異性［14］。故而，我們將IL-6的ROC曲線與前兩者進行比較。我們發現CRP在PJI的診斷中并沒有達到有效的AUC，而IL-6的AUC雖比CRP高，但也沒有達到理想的診斷價值。相反，suPAR的AUC較為理想，且顯著高于前兩者。這一結果表明血清suPAR水平可作為PJI診斷的有效指標。PJI目前仍缺乏診斷的金標準，而本研究為國內首次將suPAR應用于PJI診斷的試驗，并將血清suPAR與其他炎癥標志物及細胞因子相聯系，比較了suPAR、CRP和IL-6等標志物對PJI的診斷價值。本研究仍存在某些不足，如研究對象較少、未能獲得明確的臨界值等等，但證實了suPAR在PJI中的診斷潛能及其與CRP等的相關性，有助于改進PJI的臨床診斷方法。

綜上分析，血清suPAR在PJI的診斷中具有較高的診斷價值，可作為PJI的一項潛在診斷指標。

［1］姬林松，李彥林，黃贊，等.膝關節PS型固定與旋轉平臺假體對髕股關節應力的影響［J］.實用醫學雜志，2017，33（6）：898-901.

［2］PEREZ-PRIETO D，PORTILLO M E，PUIG-VERDIE L，et al.C-reactive protein may misdiagnose prosthetic joint infections，particularly chronic and low-grade infections［J］.Int Orthop，2017，41（7）：1315-1319.

［3］GALLIERA E，DRAGO L，VASSENA C，et al.Toll-like receptor 2 in serum：a potential diagnostic marker of prosthetic joint infection？［J］.J Clin Microbiol，2014，52（2）：620-623.

［4］SCHULZ C A，PERSSON M，CHRISTENSSON A，et al.Soluble urokinase-type plasminogen activator receptor（suPAR）and impaired kidney function in the population-based malmo diet and cancer study［J］.Kidney Int Rep，2017，2（2）：239-247.

［5］KOLLER L，STOJKOVIC S，RICHTER B，et al.Soluble urokinase-type plasminogen activator receptor improves risk prediction in patients with chronic heart failure［J］.JACC Heart Fail，2017，5（4）：268-277.

［6］喻莉，龍鼎，武曉靈，等.全身炎癥反應綜合征中血漿尿激酶型纖溶酶原激活物及其受體的表達［J］.中華急診醫學雜志，2011，20（10）：1079-1083.

［7］GUTHOFF M，WAGNER R，RANDRIANARISOA E，et al.Soluble urokinase receptor（suPAR）predicts microalbuminuria in patients at risk for type 2 diabetes mellitus［J］.Sci Rep，2017，16（7）：40627.

［8］HUANG J，LIU G，ZHANG Y M，et al.Urinary soluble urokinase receptor levels are elevated and pathogenic in patients with primary focal segmental glomerulosclerosis ［J］.BMC Med，2014，12：81.

［9］PARVIZI J.New definition for periprosthetic joint infection［J］.Am J Orthop（Belle Mead NJ），2011，40（12）：614-615.

［10］TOGNOLI E，LUIGI GIUSEPPE LEONI M，MORELLI D，et al.Serum soluble urokinase-type plasminogen activator receptor as a serum marker of inflammatory response that leads to tissue damage and surgical complication［J］.Wound Repair Regen，2016，24（6）：1036-1040.

［11］LI F，ZHENG C，ZHONG Y，et al.Relationship between serum soluble urokinase plasminogen activator receptor level and steroid responsiveness in FSGS［J］.Clin J Am Soc Nephrol，2014，9（11）：1903-1911.

［12］HEIM C E，VIDLAK D，SCHERR T D，et al.IL-12 promotes myeloid-derived suppressor cell recruitment and bacterial persistence during Staphylococcus aureus orthopedic implant infection［J］.J Immunol，2015，194（8）：3861-3872.

［13］LANGKILDE A，JAKOBSEN T L，BANDHOLM T Q，et al.Inflammation and post-operative recovery in patients undergoing total knee arthroplasty-secondary analysis of a randomized controlled trial［J］.Osteoarthritis Cartilage，2017，25（8）：1265-1273.

［14］SIRINOGLU M，SOYSAL A，KARAASLAN A，et al.The diagnostic value of soluble urokinase plasminogen activator receptor（suPAR）compared to C-reactive protein（CRP）and procalcitonin（PCT）in children with systemic inflammatory response syndrome（SIRS）［J］.J Infect Chemother，2017，23（1）：17-22.