MMP3、IL-18對膝骨關(guān)節(jié)炎的療效評估價值及與PGE-2的相關(guān)性

王俊江 王紅建 宋曉磊 丁俊青 韓井民 袁偉杰 桑振飛 張賓

作者單位：1.新里程安鋼總醫(yī)院骨科，河南，安陽455004

2.新里程安鋼總醫(yī)院檢驗科，河南，安陽455004

骨性關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）是可引起關(guān)節(jié)軟骨面出現(xiàn)原發(fā)性或繼發(fā)性退行性改變或骨質(zhì)增生［1］，高發(fā)于膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)以及脊柱等部位，其中膝骨關(guān)節(jié)炎（Knee osteoarthritis，KOA）發(fā)生率最高。KOA 是發(fā)生于膝關(guān)節(jié)的一種慢性退行性關(guān)節(jié)疾病［2］，隨著病情進展可引起膝關(guān)節(jié)半月板損傷、骨質(zhì)增生以及關(guān)節(jié)脫位等并發(fā)癥［3］。而脛骨高位截骨（high tibial osteotomy，HTO）是臨床用于治療KOA 的一項安全有效的外科治療方式，是通過截骨手術(shù)使得下肢異常力線改變，改善膝骨關(guān)節(jié)生物力學(xué)環(huán)境及血液循環(huán)，促進膝骨關(guān)節(jié)功能恢復(fù)［4］。目前臨床對于HTO 療效評估大多采用股脛角、脛骨近端內(nèi)側(cè)角、膝關(guān)節(jié)評分以及影像學(xué)檢查等指標(biāo)［5］，很少采用生物學(xué)指標(biāo)。臨床研究發(fā)現(xiàn)，部分炎性細(xì)胞因子濃度的改變，可破壞關(guān)節(jié)軟骨，與KOA 進展存在密切關(guān)聯(lián)［6］。然而目前國內(nèi)外對KOA 的研究大多針對其治療方式，危險因素等方面［7］，很少有研究MMPs 與炎性因子對KOA 療效的評估價值。因此本研究探討基質(zhì)金屬蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3，MMP-3）、白細(xì)胞介素-18（interleukin-18，IL-18）對HTO 治療KOA 的療效評估價值及其與血清前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）的相關(guān)性，為臨床進一步提高治療效果，改善患者臨床癥狀提供理論依據(jù)。報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月至2020月年1月新里程安鋼總醫(yī)院收治接受HTO 手術(shù)治療的KOA 患者120例，其中男42 例，女78 例；平均年齡（59.45±3.16）歲；軟骨損傷Outerbridge 分級［8］：1 級24 例，2 級68例，3 級28 例；平均病程（4.52±1.24）年。所有患者及其家屬知情同意。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有患者均符合中華醫(yī)學(xué)會編制的《骨關(guān)節(jié)炎診治指南》中膝骨關(guān)節(jié)炎的相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)［9］，并經(jīng)臨床確診為KOA；②軟骨損傷Outerbridge 分級不超過3 級；③均接受HTO 治療；④依從性好，精神及意識狀態(tài)正常。排除標(biāo)準(zhǔn)：①未進行兩次關(guān)節(jié)鏡檢查；②伴有臟器嚴(yán)重病變或存在障礙；③存在全身感染；④術(shù)后出現(xiàn)關(guān)節(jié)感染；⑤膝關(guān)節(jié)外側(cè)間室病變及髕股骨關(guān)節(jié)炎，或存在韌帶損傷。本實驗經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 治療方法

患者取俯臥位，進行腰硬聯(lián)合阻滯麻醉方式，并對病變下肢采用氣囊止血帶。常規(guī)消毒后，采用膝關(guān)節(jié)鏡對需要手術(shù)的膝關(guān)節(jié)進行檢查，并清理關(guān)節(jié)滑膜及髁間窩骨贅、修整半月板及軟骨或軟骨下骨、取出游離體等。在脛骨近端關(guān)節(jié)線前內(nèi)側(cè)打開6 厘米的豎向切口，在透視監(jiān)視下，由切口向脛骨前內(nèi)側(cè)5 毫米處插入鋼板，在脛骨內(nèi)側(cè)平臺下3.5 厘米處進行截骨位置標(biāo)記，再剝離截骨位置至遠(yuǎn)端內(nèi)側(cè)副韌帶淺層。裸露髕腱、脛骨結(jié)節(jié)，，在脛骨近端橫向的截骨線前后兩側(cè)均打入兩個克式針，并測量深度。脛骨結(jié)節(jié)豎斜向截骨完成后，在脛骨后方放置Hoffman 撬板，然后在脛骨近端到外側(cè)皮質(zhì)1 厘米左右處進行截骨位置標(biāo)記，再于截骨斷端放置撐開器，測量下肢髖膝踝力線，調(diào)整截骨斷端，使下肢力線恢復(fù)到正常位置，于截骨斷端植入鋼板，并用螺釘固定。在透視指導(dǎo)下復(fù)查下肢髖膝踝力線及鋼板內(nèi)固定。在術(shù)區(qū)留置引流管，并縫合切口，包扎。術(shù)后兩天鼓勵患者進行適當(dāng)?shù)墓伤念^肌鍛煉，指導(dǎo)術(shù)后7 天內(nèi)可進行屈膝動作，28 天可實現(xiàn)負(fù)重行走。

1.3 血清MMP3、IL-18、PGE-2 檢測方法

所有患者治療前后在早晨空腹時采集靜脈血2 mL，在其分層出現(xiàn)血清時，將其置于離心機中，通過3 000 r/min 的速度離心（半徑為10 cm），10 min 后吸取上層血清，將檢測樣本在-30℃的冰箱內(nèi)保存，4～6 h 后，利用化學(xué)分析儀（上海玉研科學(xué)儀器有限公司，Altair 240 型號），按照電化學(xué)發(fā)光法進行MMP-3水平檢測。利用人IL-18 定量酶聯(lián)免疫吸附檢測試劑盒，采用雙抗體夾心ABC-ELISA 法進行IL-18水平檢測，試劑盒購自廈門慧嘉生物科技有限公司，具體實驗步驟嚴(yán)格遵循試劑盒說明書。將靜脈血在4℃環(huán)境下靜置1 h，在其分層出現(xiàn)血清時，將其置于離心機中，通過14 000 r/min 的速度離心20 min 后吸取上層血清，采用PGE2-EIA 單克隆抗體試劑盒，按照酶聯(lián)免疫競爭法進行PGE2水平檢測，試劑盒購自上海研謹(jǐn)生物科技有限公司，具體實驗步驟嚴(yán)格遵循試劑盒說明書。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進行分析。計量資料以（）表示，兩組間比較采用t檢驗，多組間比較采用方差分析；計數(shù)資料用n（%）來表示，采用χ2檢驗。運用多因素Logistic 回歸分析影響HTO 治療KOA 療效的影響因素。運用受試者工作特征（ROC）曲線下面積（AUC）分析血清MMP-3、IL-18水平對HTO 治療KOA 的療效評估價值。采用Pearson 相關(guān)分析法對血清MMP-3、IL-18 與血清PGE-2的相關(guān)性進行分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 KOA 患者治療前后血清MMP-3、IL-18、PGE-2水平比較

KOA 患者經(jīng)HTO 治療后血清MMP-3、IL-18、PGE-2水平與治療前相比明顯下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。治療后1年與治療后相比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 KOA 患者治療前后血清MMP-3、IL-18、PGE-2水平比較（±s）Table 1 Comparison of serum MMP-3，IL-18 and PGE-2 levels in KOA patients before and after treatment（±s）

表1 KOA 患者治療前后血清MMP-3、IL-18、PGE-2水平比較（±s）Table 1 Comparison of serum MMP-3，IL-18 and PGE-2 levels in KOA patients before and after treatment（±s）

注：與治療前比較，aP＜0.05；與治療后比較，bP＜0.05。

指標(biāo)MMP-3（ng/mL）IL-18（ng/L）PGE-2（ng/L）治療前152.71±42.32 72.48±11.75 41.82±9.37治療后94.18±16.35a 29.42±6.73a 26.54±7.16a治療后1年93.85±17.24a 28.91±6.45a 26.15±6.83a F 值18.113 15.135 14.258 P 值0.000 0.000 0.000

2.2 評估HTO 治療KOA 療效不佳的多因素Logistic 回歸分析

多因素Logistic 回歸分析結(jié)果顯示，血清MMP-3、IL-18水平升高是影響HTO 治療KOA 治療效果的獨立危險因素（P＜0.05）。見表2。

表2 評估HTO 治療KOA 療效不佳的多因素Logistic 回歸分析Table 2 Multivariate Logistic regression analysis evaluating the poor efficacy of HTO for KOA treatment

2.3 血清MMP-3、IL-18水平對HTO 治療KOA 的療效評估價值

血清MMP-3、IL-18聯(lián)合指標(biāo)評估HTO治療KOA治療效果確切的特異性（89.87%）、靈敏度（87.91%）、AUC（0.915）均顯著高于單一指標(biāo)（P＜0.05）。見表3。

表3 血清MMP-3、IL-18水平對HTO 治療KOA 的療效評估價值比較Table 3 Comparison of efficacy evaluation value of serum MMP-3 and IL-18 levels for HTO treatment of KOA

2.4 血清MMP-3、IL-18 與血清PGE-2的相關(guān)性

Pearson 相關(guān)分析結(jié)果顯示，血清MMP-3（r=0.714）、IL-18（r=0.653）與血清PGE-2 均呈正相關(guān)（P＜0.05）。

2.5 隨訪結(jié)果

120 例HTO 治療KOA 患者，經(jīng)1年隨訪，失訪3 例。影像學(xué)復(fù)查結(jié)果顯示，117 例患者均達截骨處骨性愈合，F(xiàn)TA 角度為168°～172°，矯正角度8°～18°，平均（12.05±3.26）°，表明HTO 治療KOA，患者預(yù)后良好。

3 討論

目前臨床對于KOA 的治療包括中西結(jié)合非手術(shù)治療以及外科治療方式［10］，其中HTO 與其他手術(shù)方式比較，其操作相對簡單，手術(shù)風(fēng)險較低，患者術(shù)后恢復(fù)較快，但HTO 也存在感染、矯正不足及內(nèi)翻復(fù)發(fā)、關(guān)節(jié)強直等并發(fā)癥。因此，在HTO 治療后對其治療效果進行準(zhǔn)確評估可有效降低并發(fā)癥對患者正常生理功能的損傷，而在生化代謝方面進行療效評估，則可在并發(fā)癥不可逆發(fā)展前及時進行干預(yù)。

有研究表明MMPs水平的變化與OA 的發(fā)病存在密切關(guān)聯(lián)［11］。MMP-3 是MMPs 蛋白酶超家族中最為重要的一類，可降解軟骨鏈接蛋白等多種膠原酶和基質(zhì)蛋白底物，引起關(guān)節(jié)滑膜炎癥［12］。IL-18 為干擾素-γ 誘導(dǎo)因子，具有誘導(dǎo)T 細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞產(chǎn)生干擾素γ，拮抗感染和腫瘤等生物作用［13］。PGE-2 為一類炎癥介質(zhì)，可持久擴張血管和導(dǎo)致疼痛，是引起OA 患者關(guān)節(jié)疼痛的因子之一［14］。因此，在KOA 發(fā)生發(fā)展中均有MMP-3、IL-18及PGE-2 的參與。

王騰等［15］學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，血清鈣衛(wèi)蛋白、硫酸軟骨素846、MMP3 在膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者表達水平升高，三者聯(lián)合檢測AUC 為0.919，靈敏度為0.906，特異度為0.857，三項指標(biāo)水平的變化對膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎具有一定預(yù)測價值。李春樹等［16］學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，KOA 患者治療前血清IL-18、TNF-α水平較對健康人群高，KOA 患者治療后血清IL-18及TNF-α水平均低于治療前，對二者進行檢測可充分反映患者KOA 嚴(yán)重程度和治療效果，可將其作為早期臨床診斷及預(yù)后的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果顯示，血清MMP-3、IL-18 二者聯(lián)合檢測與獨立指標(biāo)相比，對HTO 治療KOA 的療效評估價值更高。另外，IL-18 能夠誘導(dǎo)MMP的產(chǎn)生，增加MMP-13 和組織MMP 抑制劑的表達。因此，經(jīng)HTO 治療后，患者關(guān)節(jié)軟骨磨損情況改善，炎癥反應(yīng)降低，對滑膜細(xì)胞刺激減少，從而使得IL-18水平降低，并進一步降低MMP-3水平。因此，血清MMP-3及IL-18水平可作為評估療效的敏感性指標(biāo)。這與王騰等、李春樹等學(xué)者研究結(jié)論相似。

魏春等［17］學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，腰椎間盤突出癥外周血白細(xì)胞介素-1β、PGE2 和MMP-3水平與病情嚴(yán)重程度及患者疼痛程度有相關(guān)性，并且患者PGE2 和MMP-3水平呈明顯正相關(guān)性。付兆宗等［18］學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的IL-18 刺激軟骨細(xì)胞，隨著IL-18 濃度提高，PGE2水平上升。本研究Pearson 相關(guān)分析結(jié)果顯示，血清MMP-3、IL-18 表達升高會引起血清PGE-2水平上升。原因可能在于MMP-3水平異常升高引起膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨及關(guān)節(jié)滑膜退行性改變與破壞，形成病變關(guān)節(jié)骨贅，刺激滑膜細(xì)胞，使得IL-18水平升高，促進炎癥反應(yīng)，而炎性環(huán)境會刺激巨噬細(xì)胞和成骨細(xì)胞大量分泌及合成PGE-2，導(dǎo)致血清PGE-2水平上升，從而與血清MMP-3、IL-18水平呈正相關(guān)。這與魏春等、付兆宗等學(xué)者研究結(jié)論相似。

綜上所述，血清MMP-3、IL-18水平對HTO 治療KOA 的療效評估價值較高，聯(lián)合指標(biāo)的評價準(zhǔn)確性優(yōu)于單一指標(biāo)，且血清MMP-3、IL-18水平與血清PGE-2 均呈正相關(guān)，三者在KOA 發(fā)生發(fā)展及治療中均有重要作用。