白介素1 在炎癥性關節痛中的表達及臨床意義*

王 寧 李 洋 周居燕 梁 燕

（ 首都醫科大學附屬北京朝陽醫院檢驗科，北京 100020）

炎癥性關節痛是一種最常見的退行性關節疾病[1]，據統計22%的成年人具有炎癥性關節痛，尤其是65 歲以上，患病率高達49%[2]。炎癥性關節痛發病率高，除了給病人及家庭帶來痛苦和負擔以外，同時對社會的衛生醫療和社會保障造成巨大的影響[3]。炎癥性關節痛的病理變化累及關節多個部位：軟骨和骨骼退化、骨贅和滑膜炎形成等[4～6]。疼痛是炎癥性關節痛最顯著的臨床癥狀，同時也是病人就醫的主要原因。目前用于治療炎癥性關節痛的藥物主要依靠非甾體消炎鎮痛藥、阿片類藥物等[7,8]。然而這些藥物往往只能改善癥狀但無法治愈炎癥性關節痛。因此病人需長期使用鎮痛藥，但多數病人常因控制不當，后期不得不進行關節置換。目前針對炎癥性關節痛并沒有十分有效的治療方案，其主要原因在于炎癥性關節痛發生、發展的機制目前尚不清楚，同時炎癥性關節痛前期診斷較為困難，病人因疼痛難忍就醫時，往往炎癥已引起骨關節多個部位病理性改變。因此如何在發病早期，確診炎癥性關節痛，就顯得尤為重要。

炎性細胞因子在炎癥性關節痛的發病過程中占有至關重要的地位，它參與了眾多的生理代謝及功能調節[9]。目前臨床實驗室主要通過檢測C 反應蛋白和紅細胞沉降率來輔助診斷炎癥性疾病[10,11]，但是除炎癥以外，肥胖、吸煙等因素也可以引起C 反應蛋白和紅細胞沉降率的升高。因此，除了C 反應蛋白和紅細胞沉降率之外，臨床實驗室還應增加其他炎癥相關因子，多項檢測指標綜合判斷，以提高炎癥性關節痛的確診概率。促炎細胞因子白介素1(interleukin 1, IL-1) 在感染和免疫介導的疾病中起到重要的作用[12]。本研究通過研究炎癥性關節痛病人血清中白介素1α (IL-1α)和白介素1β (IL-1β)的水平變化，探討其在炎癥性關節痛中的意義，為輔助臨床早期診斷炎癥性關節痛提供理論依據。

方 法

1.一般資料

本研究已通過首都醫科大學附屬北京朝陽醫院倫理委員會批準（2021-科-53）。選取2020 年11月1 日至2021 年5 月31 日于我院初次就診的炎癥性關節痛病人31 例納入試驗組（C 反應蛋白及紅細胞沉降率均高于正常值范圍、視覺模擬評分法 (visual analogue scale, VAS) 評分 ≥4）、非炎癥性關節痛病人31 例（C 反應蛋白及紅細胞沉降率均處于正常值范圍、VAS 評分 ≥4）、機械壓迫痛病人31例（椎間盤突出和椎管狹窄病人、VAS 評分≥4）及健康人80 名（C 反應蛋白及紅細胞沉降率均正常、VAS 評分0、無任何身體不適）為對照組，以上各組年齡、性別均勻分布。

納入標準：符合上述疾病病人、健康人群，且無其他疾病或傳染病史。

排除標準：發熱病人（體溫≥37.2 ℃）；病人血清不符合要求者（如溶血、乳糜血等）。

2. 方法

（1）酶聯免疫吸附測定 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)：試劑購于北京金普來公司。步驟：①100 微升血清加入反應板，37°孵育90分鐘；②洗板4 次，加入生物素化抗體工作液（100微升/孔），37°孵育60 分鐘；③洗板4 次，加入酶結合物工作液，37°孵育30 分鐘；④洗板4 次，加入顯色劑，37°孵育15 分鐘；⑤加入終止液，混勻，測量OD450值。

（2）C 反應蛋白 (C-Reactive Protein, CRP)：檢測儀器Beckman Coulter IMMAGE800，檢測試劑C反應蛋白檢測試劑盒 (BECKMAN COULTER)。

（3）紅細胞沉降率 (erythrocyte sedimentation rate, ESR)：檢測儀器ALIFAX-TESTITH，試劑為該儀器配套試劑。

3.觀察指標

（1）收集病人臨床資料（包括性別、年齡、有無其他疾病等）。

（2）疼痛評分采用VAS 評分，以0～10 分表示疼痛的程度，0 分代表無痛，10 分代表疼痛最劇烈最難以忍受的程度。

（3）C 反應蛋白含量及紅細胞沉降率：C 反應蛋白含量及紅細胞沉降率是臨床實驗室輔助診斷炎癥性疾病的主要檢測內容，通常情況下C 反應蛋白的正常值范圍為0～0.80 mg/dl，紅細胞沉降率正常值范圍為2 ～20 mm/h。

（4）分別檢測病人血清中IL-1α和IL-1β的含量。

4.統計學分析

采用 GraphPad Prism 5.0 統計軟件進行統計學分析，實驗結果以均數 ± 標準誤 (±SEM)表示，組間數據采用單因素方差分析。P< 0.05 為差異有統計學意義。

結 果

1.健康人群IL-1 表達情況

80 名健康人群血清中C 反應蛋白及紅細胞沉降率均處于正常值范圍內，針對該80 名健康人群進行IL-1α 和IL-1β 檢測（見表1）。結果表明，在健康人群中，IL-1α 和IL-1β 的表達較低，且與性別和年齡無明顯相關(P> 0.05)。

2.炎癥性關節痛與非炎癥性關節痛IL-1α 表達的比較

C 反應蛋白和紅細胞沉降率是臨床實驗室輔助診斷炎癥性相關疾病的主要檢測對象，因此選取了首次就診北京朝陽醫院，診斷結果為關節痛的病人，針對其血清樣本進行C 反應蛋白和紅細胞沉降率檢測（見表2），根據檢測結果對關節痛病人區分為炎癥性關節痛和非炎癥性關節痛病人。之后使用ELISA 試劑盒，對這兩種類型病人進行IL-1α 檢測（見圖1）。結果表明，炎癥性關節痛病人IL-1α平均表達量為(1.71±0.28) pg/ml，明顯高于非炎癥性關節痛病人(0.81±0.17) pg/ml，兩組比較差異明顯(P< 0.01)。

圖1 炎癥性關節痛與非炎癥性關節痛病人血清中IL-1α表達量分析(±SEM,n = 31)**P < 0.01,與非炎癥性關節痛病人相比Fig. 1 Analysis of IL-1α expression in serum of patients with non-inflammatory joint pain (NIJP) and inflammatory joint pain (IJP) (±SEM, n = 31)**P < 0.01, compared with patients with non-inflammatory joint pain.

表2 炎癥性關節痛與非炎癥性關節痛檢測結果 (±SEM)Table 2 The results of ESR and CRP in inflammatory joint pain and non-inflammatory joint pain (±SEM)

表2 炎癥性關節痛與非炎癥性關節痛檢測結果 (±SEM)Table 2 The results of ESR and CRP in inflammatory joint pain and non-inflammatory joint pain (±SEM)

**P < 0.01, ***P < 0.001, 與非炎癥性關節痛組相比；**P < 0.01, ***P < 0.001, compared with group non-inflammatory joint pain.

C 反應蛋白 (mg/dl)CRP (mg/dl)非炎癥性關節痛Non-inflammatory joint pain 31 7.33±0.92 0.23±0.03炎癥性關節痛Inflammatory joint pain 31 35.00±2.89*** 1.76±0.35**組別Group例數n紅細胞沉降率 (mm/h)ESR (mm/h)

3.炎癥性關節痛與非炎癥性關節痛IL-1β 表達的比較

接下來檢測了炎癥性關節痛病人與非炎癥性關節痛病人血清中IL-1β 的含量（見表1），結果表明，正常人群血清中IL-1β 的表達與年齡和性別并無關系。但炎癥性關節痛病人血清中IL-1β 含量(2.92±0.16) pg/ml明顯高于非炎癥性關節痛病人(2.41±0.12) pg/ml（P< 0.05，見圖2）。

表1 健康人群白介素1 含量 (±SEM)Table 1 IL-1 level in healthy people (±SEM)

表1 健康人群白介素1 含量 (±SEM)Table 1 IL-1 level in healthy people (±SEM)

組別Group年齡Age例數n白介素1α (pg/ml)IL-1α (pg/ml)白介素1β (pg/ml)IL-1β (pg/ml)男性Male< 60 20 0.37±0.08 2.12±0.13> 60 20 0.29±0.05 2.34±0.14女性Female< 60 20 0.41±0.06 2.24±0.27> 60 20 0.35±0.03 2.37±0.21

圖2 炎癥性關節痛與非炎癥性關節痛病人血清中IL-1β表達量分析(±SEM, n = 31)*P < 0.05，與非炎癥性關節痛病人相比Fig. 2 Analysis of IL-1β expression in serum of patients with non-inflammatory joint pain (NIJP) and inflammatory joint pain (IJP) (±SEM,n = 31)*P < 0.05, compared with patients with non-inflammatory joint pain.

4.炎癥性關節痛與機械壓迫痛病人IL-1 表達的比較

為了證明IL-1α 和IL-1β 在炎癥性關節痛病人血清中的特異性升高，選取了首次就診北京朝陽醫院的機械壓迫痛（椎管狹窄和椎間盤突出）病人，針對其血清樣本進行C 反應蛋白和紅細胞沉降率檢測，結果均在正常參考范圍內。針對這類病人，對IL-1α 和IL-1β 進行了檢測（見表3），結果表明，炎癥性關節痛病人血清中IL-1α 和IL-1β 表達明顯高于機械壓迫痛病人，而機械壓迫痛病人血清中IL-1α和IL-1β 含量與健康人群并無明顯差異。

表3 炎癥性關節痛與機械壓迫痛病人IL-1 檢測結果 (±SEM)Table 3 The results of IL-1 in inflammatory joint pain and mechanical compression pain (±SEM)

表3 炎癥性關節痛與機械壓迫痛病人IL-1 檢測結果 (±SEM)Table 3 The results of IL-1 in inflammatory joint pain and mechanical compression pain (±SEM)

*P < 0.05, ***P < 0.001, 與機械壓迫痛組相比；*P < 0.05, ***P < 0.001, compared with group mechanical compression pain.

白介素1β (pg/ml)IL-1β (pg/ml)機械壓迫痛Mechanical compression pain 31 0.29±0.05 2.45±0.13炎癥性關節痛Inflammatory joint pain 31 1.71±0.28 *** 2.92±0.16*組別Group例數n白介素1α (pg/ml)IL-1α (pg/ml)

討 論

關節痛可以由多種疾病所引起，例如創傷、感染、炎癥、自身免疫性疾病、遺傳相關疾病或癌癥等，一般可分為急性關節痛（如創傷性關節痛等）和慢性關節痛（如炎癥性關節痛等）。創傷性關節痛、癌癥性關節痛等病人因為有明確的病史，往往能夠早期就引起病人注意。但是炎癥性關節痛初期具有明顯的隱匿性[13]，導致很多病人在疾病初期并不自知或不重視，進而延誤治療。大多數病人發病后期，關節會出現畸形等癥狀，并且伴隨明顯疼痛、站立困難，導致其身心健康受到嚴重的影響[14]。據統計，炎癥性關節痛是全世界范圍慢性疼痛和殘疾最為常見的形式之一，超過2.5 億人受其影響[15～17]。因此，病人如何通過早期身體指征及血清學指標及早診斷炎癥性關節痛、及早進行相應治療顯得尤為重要。

C 反應蛋白是機體在受到感染或慢性炎癥性疾病時，肝臟產生的一種急性期蛋白[18]。紅細胞沉降率是指在抗凝血中，紅細胞在規定時間內下降的距離，沉降率高低主要受到急性期蛋白的影響[19]。以上兩項指標敏感性較高，因此被臨床試驗室用來作為輔助診斷炎癥性疾病和評估預后的主要指標[20]。然而紅細胞沉降率和C 反應蛋白除了在炎癥時升高外，吸煙、抑郁、心臟缺血等情況也會升高[19]。因此為了進一步明確鑒別炎癥性關節痛病人，除紅細胞沉降率和C 反應蛋白外，還應匹配其他炎癥相關指標。多項炎癥相關指標綜合判斷，能夠大幅度提高病人炎癥性關節痛的診斷準確性。

由白細胞分泌的細胞因子統稱為白細胞介素，簡稱白介素。其中IL-1 和IL-6 均在自身性炎癥反應過程中扮演重要角色，是肝臟急性期反應的主要誘導因子之一。IL-1 包括IL-1α 和IL-1β，它們是固有免疫應答過程中最為重要的細胞因子之一[21]，是在局部和全身炎癥反應中起核心作用的細胞因子，能夠誘導其他炎癥細胞因子、黏附因子、趨化因子、急性期時相蛋白和組織重建酶等的合成[22,23]。IL-1β在膝關節炎癥中表達較高，并且IL-1β 水平越高，其關節部位炎癥程度越高[24]。本研究也通過實驗證實紅細胞沉降率和C 反應蛋白明顯升高的關節痛病人血清中IL-1β 明顯升高。然而作為促炎癥細胞因子，與IL-1β 共用同樣受體的IL-1α[25]在炎癥性關節痛病人血清中的表達情況，目前研究較少。

本研究選取血清C 反應蛋白、紅細胞沉降率明顯高于正常值的關節痛病人（無其他不適）作為研究對象。運用ELISA 方法針對上述關節痛病人血清進行IL-1α 和IL-1β 檢測，結果顯示與其他關節痛病人（紅細胞沉降率、C 反應蛋白均正常）相比，炎癥性關節痛病人IL-1α 及IL-1β 明顯升高。而因壓迫神經產生疼痛的病人（腰椎間盤突出、椎管狹窄）及體檢人群的血清中IL-1α 及IL-1β 含量較低。從上述結果可以看出，IL-1α 和IL-1β 在炎癥性關節痛病人血清中有較高的表達；而在正常人、其他關節痛病人、機械壓迫痛病人中，IL-1α 和IL-1β 的表達較低。因此結合C 反應蛋白、紅細胞沉降率和IL-1 能夠一定幅度提高炎癥性關節痛的診斷。

由于條件有限，本研究的研究人群僅限于就診本院人員，針對其他城市及其他醫院病人未做統計研究；本研究結論機制尚不明確，后續研究需著眼于IL-1α 及IL-1β 的機制研究，為其臨床應用提供基礎依據。

本研究提示關節痛初期，可根據病人癥狀以及血清中C 反應蛋白、IL-1α 和IL-1β 及紅細胞沉降率來綜合判斷是否為炎癥性關節痛，及早診斷炎癥性關節痛，及早進行相應治療。