關節液血管活性腸肽水平、白細胞介素-1β、基質金屬蛋白酶3與踝創傷性關節炎癥狀嚴重程度、足踝功能的相關性分析

韋中陽，桑敬偉，李國有

踝創傷性關節炎（posttraumatic ankle osteoarthri‐tis，PTAOA）多由踝關節損傷、術后關節退變等引起，可造成關節疼痛、活動受限等，嚴重降低病人生活質量。研究指出，炎性反應、骨關節基質降解是PTAOA發病的重要環節。血管活性腸肽水平（va‐soactive intestinal peptide，VIP）廣泛存在于骨、軟骨等組織中，動物學實驗表明，VIP能抑制炎性因子產生，改善膠原誘導的關節炎小鼠關節炎癥。白細胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）是一種炎性細胞因子，在痛風性關節炎小鼠中呈高表達。基質金屬蛋白酶3（Matrix Metalloproteinase 3，MMP3）系基質金屬蛋白酶家族的一個重要成員，可降解多種細胞外基質成分，參與損傷修復、炎癥反應等一系列生理、病理過程，在骨關節炎病人中陽性表達率明顯高于非骨性關節炎病人。目前關于關節液VIP、IL-1β、MMP3與PTAOA病人癥狀嚴重程度、足踝功能相關性的報道較少，本研究對此進行探討，報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年1月至2019年5月安陽市人民醫院踝創傷性關節炎72例作為研究對象。根據改良K-L分級分為2級（22例）、3級（30例）、4級（20例）。入組病人均對本研究知情，自愿簽署知情同意書。本研究符合《世界醫學協會赫爾辛基宣言》相關要求。

入排標準：均符合PTAOA診斷標準，入組前4周無相關治療史，無先天性肢體功能障礙，并排除合并系統性紅斑狼瘡等自身免疫疾病者、合并其他急慢性感染類疾病者；認知功能異常者、合并惡性腫瘤者、肝腎心功能嚴重不全者、脊髓損傷者。

1.2 方法

1.2.1 標本采集、檢測 所有病人在入院后均行踝關節鏡下關節清理術：病人平臥，雙下肢伸直，選擇趾長伸肌腱與外踝基底部之間進針，刺入關節囊，采集2 mL踝關節滑液，操作過程嚴格無菌操作，踝關節滑液低溫離心，去除沉淀，采用酶聯免疫吸附法檢測VIP、IL-1β、MMP3水平，檢測儀器為Varios‐kanLUX型酶標儀（美國賽默飛世爾公司），檢測試劑盒分別購自泉州市九邦生物科技有限公司、艾美捷科技有限公司、上海康朗生物科技有限公司，檢測過程嚴格按照試劑及儀器使用說明書進行。

1.2.2 癥狀評分 疼痛：無疼痛、輕微疼痛、可忍受、難以忍受，分別計0～3分；腫脹：無腫脹、輕度腫脹、中度腫脹、高度腫脹，分別計0～3分。

1.2.3 足踝功能評估 通過美國骨科足踝協會（AOFAS）踝-后足評分系統評估，包括疼痛（40分）、功能和自主活動及支撐情況（10分）、最大步行距離（5分）、地面步行（5分）、反常步態（12分）、踝-后足穩定性（8分）、足部對線（10分）、后足活動（6分）等，本研究選取其中功能和自主活動及支撐、最大步行距離、踝-后足穩定性、足部對線4項內容，進行評分。

1.3 觀察指標 比較三組一般資料，關節液VIP、IL-1β、MMP3水平，疼痛、腫脹癥狀評分，足踝功能。分析關節液VIP、IL-1β、MMP3與癥狀嚴重程度、足踝功能相關性。

1.4 統計學方法 采用SPSS 22.0統計學軟件處理數據。計量資料以x±s表示，正態資料多組間比較采用單因素方差分析+兩兩比較LSD-t檢驗。偏態資料采用Kruskal-Wallis秩和檢驗。計數資料用例（%）表示、分布比較行χ檢驗。此外，趨勢分析采用兩分類轉化后的Cochran Armitage趨勢檢驗。相關分析采用Spearman相關性分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組一般資料比較 三組年齡、性別、病程、體質量指數（BMI）、發病原因等一般資料相比，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

2.2 三組關節液VIP、IL-1β、MMP3水平比較 差異分析顯示：三組關節液VIP、IL-1β、MMP3水平比較，均差異有統計學意義（P＜0.05）。趨勢分析顯示：關節液VIP水平隨改良K-L分級增加呈降低趨勢，IL-1β、MMP3呈升高趨勢（P＜0.05）。見表2。

2.3 三組癥狀評分比較 差異分析顯示：三組疼痛、腫脹評分相比，均差異有統計學意義（P＜0.05）。趨勢分析顯示：病人疼痛、腫脹評分隨病人的改良K-L分級升高而上升（P＜0.05）。4級病人疼痛、腫脹評分高于3級、2級病人（P＜0.05）。見表3。

表1 踝創傷性關節炎72例三組年齡、性別、病程、體質量指數（BMI）、發病原因等一般資料比較

表2 踝創傷性關節炎72例三組關節液血管活性腸肽（VIP）、白細胞介素-1β（IL-1β）、基質金屬蛋白酶3（MMP3）水平比較/（pg/mL，x±s）

表3 踝創傷性關節炎72例三組癥狀評分比較/（分，x±s）

2.4 關節液VIP、IL-1β、MMP3與癥狀嚴重程度相關性 Spearman相關性分析，關節液VIP與疼痛、腫脹呈負相關，IL-1β、MMP3與疼痛、腫脹呈正相關（P＜0.05），見表4。

表4 關節液血管活性腸肽（VIP）、白細胞介素-1β（IL-1β）、基質金屬蛋白酶3（MMP3）與癥狀嚴重程度相關性

2.5 三組足踝功能比較 差異分析顯示三組AO‐FAS評分系統中功能和自主活動及支撐、最大步行距離、踝-后足穩定性、足部對線相比，差異有統計學意義（P＜0.05）；趨勢分析顯示各組足踝功能評分隨病人的改良K-L分級升高而下降，趨勢有顯著性意義（P＜0.05）。結合數據看，4級病人功能和自主活動及支撐、最大步行距離、踝-后足穩定性、足部對線評分均低于3級、2級病人（P＜0.05）。見表5。

表5 踝創傷性關節炎72例三組足踝功能比較/（分，x±s）

2.6 關節液VIP、IL-1β、MMP3與足踝功能相關性 Spearman相關性分析，關節液VIP與功能和自主活動及支撐、最大步行距離呈正相關，IL-1β、MMP3與功能和自主活動及支撐、最大步行距離呈負相關（P＜0.05），三者與踝-后足穩定性、足部對線無明顯相關性（P＞0.05），見表6。

表6 關節液血管活性腸肽（VIP）、白細胞介素-1β（IL-1β）、基質金屬蛋白酶3（MMP3）與足踝功能相關性

3 討論

VIP是一種重要的肽類神經遞質，可擴張血管、促進神經內分泌、免疫網絡的交互活動，并具有抗炎作用。本研究發現，關節液VIP水平隨改良K-L分級增加呈降低趨勢，并與疼痛、腫脹呈負相關，提示VIP與PTAOA病人癥狀與病情嚴重程度密切相關。Seoane等研究顯示，VIP水平較低的關節炎病人，病情進展較快，可反映病情嚴重程度。Zhu等動物學研究發現，上調VIP表達可改善膠原誘導的關節炎大鼠模型關節炎評分，降低嚴重程度。均間接論證了本研究結論。同時關節液VIP與功能和自主活動及支撐、最大步行距離呈正相關，提示提高VIP可能為PTAOA的防治提供了一種新思路。根據Li等報道VIP可通過下調外白介素-17A表達來改善異常免疫狀態，糾正炎性反應，從而改善病情。VIP還能通過環磷酸腺苷依賴的信號通路防止核轉錄因子κB抑制蛋白（IκB）的磷酸化，提高IκB/核因子‐κB復合物的穩定性，阻止核因子‐κB亞單位發生易位，從而抑制核因子-κB造成的炎癥和骨破壞。

目前已證實免疫調節系統的功能異常及其誘發的炎癥反應在PTAOA的發病中起著重要作用。IL-1β由活化的巨噬細胞產生，能刺激參與免疫反應的細胞增殖、分化并提高其功能。Guan等報道發現，IL-1β在關節炎大鼠血清中表達與正常大鼠存在明顯差異。本研究發現，關節液IL-1β水平隨改良K-L分級增加呈升高趨勢，改良K-L分級較高病人疼痛、腫脹評分較高，IL-1β與疼痛、腫脹呈正相關，表明關節液IL-1β水平可影響PTAOA病人癥狀嚴重程度。Scanu等研究顯示，IL-1β在炎性關節炎關節滑液中呈高表達，與本研究結論相符。Joosten等研究發現，IL-1β在痛風性關節炎小鼠模型中呈高表達，采用重組人α-1-抗胰蛋白酶（AAT）-IgG1 Fc融合蛋白（AAT-Fc）抑制IL-1β的釋放后，滑膜產生的IL-1β降低了60%，關節腫脹降低了80%，細胞浸潤降低了95%。Marchetti等采用酵母聚糖或尿酸單鈉（MSU）晶體關節內注入建立小鼠關節炎模型，發現其滑膜IL-1β水平較正常小鼠高，伴有明顯的關節腫脹，而采取干預措施降低IL-1β表達后，關節炎癥明顯減輕。可見IL-1β與關節炎有關，抑制其表達有助于PTAOA病情的改善，從側面論證了本研究結論。同時本研究還發現，4級病人功能和自主活動及支撐、最大步行距離、踝-后足穩定性、足部對線評分低于3級、2級病人，關節液IL-1β與功能和自主活動及支撐、最大步行距離呈負相關，提示IL-1β可降低足踝功能，抑制其表達有助于病人病情、足踝功能的改善。IL-1β存在于軟骨、滑膜的襯里細胞等，長期大量表達時可破壞軟骨組織，刺激骨贅形成，故會影響足踝功能，且形成的病灶在炎癥刺激下，又增加了IL-1β合成與釋放量，因此在PTAOA病人中表達水平較高。

MMP3能作用于Ⅲ型、Ⅳ型膠原和明膠，激活MMP1和其他家族成員。蘇杉等研究顯示，MMP3在類風濕關節炎模型大鼠中表達高于正常大鼠。Takeshita等指出，MMP3在類風濕性關節炎中呈高表達，并能反映疾病的活動度，評估病人病情。本研究發現，隨改良K-L分級增加，關節液MMP3呈升高趨勢，與疼痛、腫脹呈正相關，提示MMP3可影響病人癥狀和病情嚴重程度。同時關節液MMP3與功能和自主活動及支撐、最大步行距離呈負相關，表明MMP3還可影響病人足踝功能，抑制其表達有助于疾病的防治。Liu等報道分別采用酶聯免疫吸附試驗和免疫組化法檢測膠原誘導的關節炎大鼠血清和踝關節滑膜中MMP-3的表達，發現其高于正常對照大鼠，應用異源間充質干細胞移植干預后，MMP3表達顯著降低，大鼠關節炎指數、關節損傷明顯減輕。MMP3能破壞細胞外基質，介導骨贅形成，并能為炎性因子向軟骨等組織的滲透提供便利，從而影響足踝功能。本研究不足之處在于，納入實驗的樣本量較少，可能造成數據的偏倚，有待后續進一步的探討。

綜上所述，關節液VIP、IL-1β、MMP3在PTAOA病人中表達明顯異常，與病情、癥狀嚴重程度、足踝功能顯著相關，調控VIP、IL-1β、MMP3表達可能為PTAOA的防治提供一個潛在的思路。