血清相關(guān)炎癥因子表達(dá)水平與老年膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎病情嚴(yán)重程度的相關(guān)性*

姚力偀 唐潔 鄭潔 吳泳華 胡冬 陳剛

(綿陽(yáng)市中心醫(yī)院檢驗(yàn)科,四川 綿陽(yáng) 621000)

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(KOA)是中老年人常見(jiàn)的一種慢性骨關(guān)節(jié)病，其患病率在60歲以上人群中達(dá)50%，75歲以上人群中超過(guò)80%[1-2]。隨著老齡化程度加重，KOA患病人群也在增多[2]。臨床常以X片表現(xiàn)作為KOA患者病情嚴(yán)重程度的評(píng)估依據(jù)，但其靈敏度低，受主觀影響因素多且難以標(biāo)準(zhǔn)化。而血清學(xué)檢查簡(jiǎn)單便捷，客觀靈敏，更有利于臨床診療。KOA作為炎癥性疾病，一系列炎癥反應(yīng)直接參與其發(fā)病過(guò)程，引發(fā)關(guān)節(jié)疼痛腫脹等癥狀體征[3]。故評(píng)估炎癥因子水平，有利于觀察老年KOA患者病情嚴(yán)重程度。目前KOA病理機(jī)制仍未被完全闡明，但普遍認(rèn)為軟骨損傷在KOA發(fā)病中具有重要作用[4]。基質(zhì)金屬蛋白酶及其特異性組織抑制因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)均與關(guān)節(jié)軟骨的降解和增殖分化密切相關(guān)[5]。基于此，本研究選取血清白介素-17(IL-17)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、TGF-β1、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑-1(TIMP-1)作為觀察指標(biāo)，評(píng)估其與老年KOA患者病情嚴(yán)重程度的相關(guān)性，以期為臨床診治提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2019年1月～2019年12月我院收治的148例老年KOA患者臨床資料，所有患者均行X線檢查并行KL(kellgren Lawrence)分級(jí)，根據(jù)分級(jí)結(jié)果將患者分為輕中度組(KL2～3級(jí))和重度組(KL4級(jí))。納入患者中KL分級(jí)：2級(jí)者11例、3級(jí)者45例、4級(jí)者92例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]。②年齡>65歲。③根據(jù)影像學(xué)檢查，KL分級(jí)≥2級(jí)。④臨床資料完整者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并器官功能障礙、心腦血管疾病、內(nèi)分泌系統(tǒng)嚴(yán)重原發(fā)疾病者。②類風(fēng)濕性、痛風(fēng)性、感染性、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎者。③近期接受關(guān)節(jié)內(nèi)藥物注射治療者。

1.2 方法 由研究者及研究小組收集KOA患者一般資料、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果及X線影像學(xué)資料，由1名專業(yè)影像學(xué)醫(yī)師根據(jù)X線片評(píng)估KL分級(jí)。比較不同KL分級(jí)患者實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)水平，采用spearman法分析實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)水平與KL分級(jí)的關(guān)系，繪制ROC曲線評(píng)估血清學(xué)指標(biāo)診斷重度KOA的效能。

1.3 評(píng)估方法及標(biāo)準(zhǔn) 所有患者均進(jìn)行X線檢查，患者維持雙下肢站立、膝關(guān)節(jié)完全伸直，X線球管以患者膝關(guān)節(jié)為中心進(jìn)行透射，評(píng)估患者病情嚴(yán)重程度(KL分級(jí))。KL分級(jí)：2級(jí)(輕度)，關(guān)節(jié)間隙可能變窄，明確的骨贅形成；3級(jí)(中度)，明確的關(guān)節(jié)間隙變窄，多處、中等量骨贅，軟骨下骨質(zhì)輕度硬化，關(guān)節(jié)骨輪廓可能變性；4級(jí)(重度)，關(guān)節(jié)間隙嚴(yán)重變窄，大量骨贅，軟骨下骨質(zhì)硬化極為明顯，關(guān)節(jié)明顯畸形[7]。所有患者均于入院次日采集空腹靜脈血，采用酶聯(lián)免疫法測(cè)定患者血清白介素-17(IL-17)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑-1(TIMP-1)(試劑盒由上海信帆生物科技有限公司、上海谷研生物科技有限公司提供，儀器：AP-960全自動(dòng)酶聯(lián)免疫分析儀，日本協(xié)和醫(yī)藥株式會(huì)社生產(chǎn))。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料對(duì)比 輕中度組KOA患者與重度組年齡、性別、體質(zhì)量對(duì)比，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。

表1 不同病情嚴(yán)重程度KOA患者一般資料對(duì)比Table 1 Comparison of general data of KOA patients with different disease severity

2.2 不同病情嚴(yán)重程度KOA患者實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)水平比較 輕中度組IL-17、TNF-α、TIMP-1水平均低于重度組(P<0.05)，TGF-β1高于重度組(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2 不同病情嚴(yán)重程度KOA患者實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)水平比較Table 2 Comparison of laboratory indexes levels of KOA patients with different disease severity

2.3 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)水平與KL分級(jí)的關(guān)系Spearman相關(guān)性分析顯示，KL分級(jí)與IL-17、TNF-α呈正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，與TIMP-1、TGF-β1呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)水平與KL分級(jí)的關(guān)系Table 3 Relationship between laboratory indexes levels and KL classification

2.4 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)診斷重度KOA的效能 ROC曲線顯示，IL-17、TNF-α、TGF-β1、TIMP-1均能診斷重度KOA(P<0.05)，其中TGF-β1的AUC最高，見(jiàn)表4、圖1。

表4 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)診斷重度KOA的效能Table 4 Efficacy of laboratory indexes in diagnosing severe KOA

圖1 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)診斷重度KOA的ROC曲線圖Figure 1 ROC curves of laboratory indexes in the diagnosis of severe KOA

3 討論

有文獻(xiàn)指出，連續(xù)軟骨細(xì)胞凋亡、滑膜炎和骨質(zhì)破壞導(dǎo)致KOA進(jìn)行性加重，在KOA發(fā)病期間，血清和關(guān)節(jié)液的炎癥介質(zhì)顯著增加，且炎癥因子的浸潤(rùn)在關(guān)節(jié)軟骨的整個(gè)降解過(guò)程中持續(xù)[8]。其中TNF-α是軟骨基質(zhì)降解、滑膜損害的重要介質(zhì)[9-10]，而IL-17有強(qiáng)大的致炎作用，因此本研究選取IL-17和TNF-α作為炎癥因子觀察指標(biāo)。軟骨基質(zhì)的降解主要依賴蛋白酶，故蛋白酶及其抑制劑的代謝平衡紊亂是KOA發(fā)生病理改變的基礎(chǔ)因素，基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制劑是目前被認(rèn)為與KOA密切相關(guān)的蛋白酶之一[11]。而有研究顯示，老年KOA患者TGF-β1水平與其病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)關(guān)系[12]。因此本研究選取TIMP-1、TGF-β1作為軟骨代謝觀察指標(biāo)。本研究以X線片表現(xiàn)為基準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)炎癥因子、軟骨代謝指標(biāo)與KOA病情嚴(yán)重程度存在關(guān)聯(lián)。

中老年人是KOA的主要患病群體，既往有文獻(xiàn)顯示BMI≥28是KOA發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[13]。但本研究顯示，輕中度組、重度組KOA患者之間，年齡、性別及體質(zhì)量對(duì)比，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明年齡和BMI不是影響KOA患者病情嚴(yán)重程度的因素。在KOA病理機(jī)制相關(guān)影響因素中，本研究數(shù)據(jù)顯示，重度組患者較輕中度KOA患者具有更高的IL-17、TNF-α水平。這說(shuō)明重度KOA患者機(jī)體炎性因子高表達(dá)，相關(guān)性分析也顯示出相同趨勢(shì)，炎性因子浸潤(rùn)會(huì)促使KOA患者病情加重。Chen等[14-15]學(xué)者的研究也顯示IL-17、TNF-α能反映KOA的嚴(yán)重程度和進(jìn)展。IL-17主要由活化的Th17淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，IL-17和TNF-α作為前炎性細(xì)胞因子，不僅能增強(qiáng)破骨細(xì)胞活性，抑制軟骨基質(zhì)合成，還會(huì)促進(jìn)滑膜細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子，啟動(dòng)炎性反應(yīng)，進(jìn)一步加快膝關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)破壞速率[16-17]。本研究ROC曲線顯示，IL-17和TNF-α診斷重度KOA的AUC均可達(dá)0.85以上，其中TNF-α特異性在四個(gè)指標(biāo)中最高，即血清TNF-α水平異常高表達(dá)可作為KOA患者病情進(jìn)展的持續(xù)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

TIMP-1是基質(zhì)金屬蛋白酶的移植物，廣泛分布于機(jī)體組織及體液中，可1∶1與活化的基質(zhì)金屬蛋白酶結(jié)合，達(dá)到抑制蛋白酶降解軟骨的目的[18]。在KOA組織中，TIMP與基質(zhì)金屬蛋白酶的數(shù)量不平衡，導(dǎo)致活性MMP的水平增加[19]；而TGF-β1有促進(jìn)軟骨生成的作用[20]，因此TGF-β1水平降低會(huì)導(dǎo)致軟骨細(xì)胞增殖速度減緩。本研究結(jié)果顯示，KL分級(jí)與TIMP-1、TGF-β1呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，反映出軟骨代謝在KOA發(fā)病及病情進(jìn)展中均發(fā)揮重要作用。在KOA患者中，TIMP-1、TGF-1β1水平越低，與MMP比值失衡越嚴(yán)重，因此反映關(guān)節(jié)軟骨代謝失調(diào)和軟骨受損程度越高，致使KOA患者病情越嚴(yán)重。但回溯數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，TGF-β1與KL相關(guān)系數(shù)在0.7以上，呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，而TIMP-1與KL分級(jí)的相關(guān)系數(shù)僅為0.359。ROC曲線顯示，TGF-β1在四個(gè)指標(biāo)中AUC最高，而TIMP-1的AUC最低。這種數(shù)據(jù)差異在一定程度上說(shuō)明了軟骨生成退化與軟骨降解抑制增長(zhǎng)速度不相匹配，表明軟骨代謝平衡被破壞，軟骨生成退化是KOA病情加重中更重要的因素[21-24]。TGF-β1診斷重度KOA敏感性最高，TNF-α診斷重度KOA特異性最高。因此在臨床實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)考慮將血清TGF-β1和炎性因子作為主要的病情變化血清學(xué)檢測(cè)指標(biāo)。X線片需站位診斷，在診治和隨訪過(guò)程中具有一定限制性，且不利于反映短期內(nèi)病情變化。而血清學(xué)檢測(cè)方便快捷，創(chuàng)傷性也較小，作為定量指標(biāo)能更好地反映短期內(nèi)保守治療效果。臨床醫(yī)師可考慮影像學(xué)和血清學(xué)的優(yōu)劣勢(shì)，根據(jù)患者實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

4 結(jié)論

血清IL-17、TNF-α、TGF-β1、TIMP-1表達(dá)水平與老年KOA患者病情嚴(yán)重程度均存在相關(guān)性，其中IL-17、TNF-α與KOA病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，TGF-β1、TIMP-1與病情嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，均可作為診斷重度KOA的輔助指標(biāo)，其中TGF-β1、TNF-α診斷效能更好。