OPN、S100A12及MMP-3在中老年膝關節骨性關節炎患者關節液中的水平及臨床意義

姜立敏，高金娥，陳祥吉，任鴻坤，劉楊楊

膝關節骨性關節炎是臨床常見的一種慢性進行性骨關節疾病，多發生于50歲以上的老年人，因該病會引發膝關節反復疼痛，導致患者關節活動受限、行走困難，若不及時治療，隨著病情進展，還會導致殘疾，嚴重影響患者生活質量[1-3]。近年隨著人口老齡化的加劇，膝關節骨性關節炎發病率呈上升趨勢，引起較多學者的重視。有研究指出膝關節骨性關節炎患者滑膜組織可分泌骨橋蛋白(OPN)、鈣結合蛋白(S100A12)及基質金屬蛋白酶-3(MMP-3)等多種活性因子，這些因子參與了該病的發生、發展。既往研究指出，在膠原誘導的關節炎模型中，滑膜組織和破骨細胞介導的骨吸收部位OPN高表達，提示OPN可能參與了關節炎的發病進程[4]。S100A12在炎性介導、腫瘤發生、傷后恢復等過程中發揮著重要作用[5]。MMP-3是滑膜分泌的細胞因子，Torstensen等[6]報道MMP-3對金屬蛋白酶和其他蛋白水解酶的合成起重要調節作用。故本文重點分析OPN、S100A12及MMP-3在中老年膝關節骨性關節炎患者中的表達情況，并分析三者對中老年膝關節骨性關節炎患者預后不良的預測價值。

1 資料與方法

1.1一般資料 對2017年1月—2019年12月在我院住院部治療的膝關節骨性關節炎患者的臨床資料進行收集、整理。納入標準：符合中華骨科學會制定的膝關節骨性關節炎診斷標準，并經X線檢查示關節間隙狹窄、關節邊緣有骨贅形成[7]；存在膝關節疼痛癥狀，活動時有骨摩擦音；年齡≥50歲；入院后1周內行關節鏡清理術。排除標準：納入研究前服用過影響OPN、S100A12及MMP-3水平的藥物者；合并惡性腫瘤及重要器官嚴重疾病者；治療依從性不佳者；因類風濕性關節炎、感染等原因引發的膝關節病變者；合并骨結核、嚴重骨質疏松癥者。最終納入106例，根據改良Mankin評分[8]評估病情嚴重程度，Mankin評分2～5分為輕度(30例)，5～9分為中度(43例)，9～14分為重度(33例)。輕度組中男15例，女15例；年齡55～79(70.41±3.31)歲；體質量指數(BMI)(25.45±2.35)kg/m2。中度組中男21例，女22例；年齡57～80(70.53±3.45)歲；BMI(25.50±2.39)kg/m2。重度組中男16例，女17例；年齡56～80(70.48±3.40)歲；BMI(25.55±2.42)kg/m2。3組基線資料比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2研究方法 ①比較不同病情程度患者關節液中OPN、S100A12及MMP-3水平。②采用電話、門診復查方式隨訪6個月，觀察不同OPN、S100A12及MMP-3水平患者預后情況。無感染、深靜脈血栓形成等并發癥發生，膝關節疼痛完全消失(或行走偶有疼痛)，關節活動未受限(或經藥物治療緩解)，為預后良好；未達上述標準則為預后不良。③分析患者臨床資料，采用Logistic多因素回歸分析探討患者預后不良的影響因素。④繪制受試者工作特征(ROC)曲線分析OPN、S100A12及MMP-3水平對患者預后不良的預測價值。

1.3OPN、S100A12及MMP-3檢測方法 患者取坐位，行局部麻醉，經外側膝眼進針，抽取膝關節液1～2 ml，4000 r/min離心5 min，-80℃下保存待測。采用酶聯免疫吸附試驗檢測關節液OPN水平，試劑盒由武漢云克隆科技股份有限公司提供；采用雙抗體夾心法檢測關節液S100A12及MMP-3水平，S100A12試劑盒由武漢明德生物科技股份有限公司提供，MMP-3試劑盒由上海信裕生物工程有限公司提供。OPN正常參考值<3200 ng/L，S100A12正常參考值17～28 ng/ml，MMP-3正常參考值≤110 pg/ml。

2 結果

2.1不同病情程度患者關節液OPN、S100A12及MMP-3水平比較 3組關節液中OPN、S100A12及MMP-3水平整體比較差異有統計學意義(P<0.01)。重度組關節液OPN、S100A12及MMP-3水平明顯高于中度組及輕度組，中度組上述因子水平亦高于輕度組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 不同程度的中老年膝關節骨性關節炎3組關節液OPN、S100A12及MMP-3水平比較

2.2不同OPN、S100A12及MMP-3水平患者預后情況 隨訪資料顯示，64例(60.38%)預后良好，42例(39.62%)預后不良。OPN、S100A12及MMP-3異常升高患者預后不良率明顯高于OPN、S100A12及MMP-3正常患者(P<0.05，P<0.01)。見表2。

表2 不同OPN、S100A12及MMP-3水平中老年膝關節骨性關節炎患者預后情況比較[例(%)]

2.3影響患者預后不良的Logistic多因素回歸分析 年齡≥65歲、有半月板撕裂、術中Outerbridge分級3～4級、術后未堅持鍛煉、OPN異常升高、S100A12異常升高、MMP-3異常升高為中老年膝關節骨性關節炎患者預后不良的獨立危險因素(P<0.05，P<0.01)。見表3。

表3 影響中老年膝關節骨性關節炎患者預后不良的Logistic多因素回歸分析

2.4OPN、S100A12、MMP-3單一及聯合檢測對患者預后不良的預測價值分析 OPN、S100A12、MMP-3單一及聯合檢測ROC曲線下面積分別為0.771、0.807、0.771、0.921，各指標曲線下面積以聯合檢測最大。見表4及圖1。

圖1 OPN、S100A12、MMP-3單一及聯合檢測預測中老年膝關節骨性關節炎患者預后不良的受試者工作特征曲線

表4 OPN、S100A12、MMP-3單一及聯合檢測對中老年膝關節骨性關節炎患者預后不良的預測價值分析

3 討論

骨性關節炎涉及軟骨分解、合成代謝及滑膜等組織變化，但到目前為止其病因仍不明了[9]。目前臨床公認滑膜炎在骨性關節炎發病中起重要作用，它可加速軟骨基質的分解代謝，加速軟骨退變[10]。

研究發現，骨性關節炎患者病變部位軟骨基質合成和退變的動態平衡被打破，這一過程受細胞因子、炎性介質、基質金屬蛋白酶等相關因素調控[11]。Paterson等[12]研究指出，健康人滑膜細胞、關節液及血漿中OPN水平明顯低于骨性關節炎患者關節液中水平，且OPN水平與患者病情嚴重程度呈正相關。本研究重度組、中度組、輕度組患者OPN水平有顯著差異，可見膝關節骨性關節炎患者關節液中OPN水平與病情進展關系密切[13]，因為OPN屬Th1類細胞因子，可促進毛細血管生長，并誘導軟骨細胞凋亡，通過調節局部細胞因子分泌來加重病變部位炎癥反應[14]，故病情越嚴重者關節液中OPN水平越高。

S100A12定位于人類染色體1q21，主要由中性粒細胞、單核巨噬細胞組成，以共價二聚體形式存在[15]。Bersani等[16]研究指出，S100A12在受到炎性因子刺激后，發生蛋白構象改變，由此暴露靶蛋白結合位點，能夠與特異性蛋白或肽類結合發揮生物學功能。因此S100A12參與了細胞遷移與黏附，主動氧化防御，傷口愈合，多數炎性、代謝性及腫瘤性疾病的病理生理過程[17-19]。本研究結果顯示，重度組S100A12水平明顯高于輕度、重度組，且S100A12水平異常升高為患者預后不良的獨立危險因素。可見S100A12在膝關節骨性關節炎發病過程中發揮了重要作用，可作為評估膝關節骨性關節炎病情嚴重程度的重要指標。

研究報道，MMP-3是一種鋅離子依賴酶，主要功能為負責細胞外基質成分降解，過高表達會導致軟骨框架結構崩解，從而破壞患者關節功能[20-21]。說明膝關節骨性關節炎患者關節液中MMP-3水平顯著升高，MMP-3可作為評估膝關節骨性關節炎病情嚴重程度的參考指標。本研究通過繪制ROC曲線，計算OPN、S100A12、MMP-3單一及聯合檢測預測中老年膝關節骨性關節炎患者預后不良的曲線下面積，結果顯示以聯合檢測曲線下面積最大。提示臨床可通過OPN、S100A12、MMP-3聯合檢測了解中老年膝關節骨性關節炎病情進展程度，亦可評估患者預后。

綜上，OPN、S100A12、MMP-3在不同嚴重程度的膝關節骨性關節炎患者中的水平存在差異，三者可作為評估膝關節骨性關節炎病情進展及預后的重要指標。