IL?1β、IL?1和MMP?13在膝關節骨性關節炎中的表達及臨床意義

郭健 邢乾龍 胡濱 張海勇 李濤

膝關節骨性關節炎（Knee osteoarthritis，KOA）是臨床常見的一種慢性進行性骨關節疾病，在50歲以上的中老年人群中高發［1?2］。KOA 患者膝關節會出現反復疼痛，嚴重者關節活動受限、行走困難，甚至會導致殘疾。近年來隨著人口老齡化加劇，KOA 發病率呈不斷上升趨勢發展，引起較多學者對該病的重視，并對此病的發病機制進行不斷深入研究。基質金屬蛋白酶3（Matrix metalloprotein?3，MMP?3）是滑膜分泌的細胞因子，對金屬蛋白酶和其它蛋白水解酶的合成起著重要的調節作用［3］。白介素1β（interleukin?1β，IL?1β）、白介素1（interleu?kin?1，IL?1）均為炎性滑膜組織分泌的主要炎癥因子，可與組織細胞膜上相應的受體結合，發揮促炎功能［4?5］。本研究將重點分析IL?1β、IL?1、MMP?13在KOA 患者血清中的表達，并分析三項指標與Kellgren?Lawrence（K?L）分級的相關性，以期為臨床評估KOA 疾病進展提供參考。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年9月至2021年2月鹿邑真源醫院住院部收治的113 例KOA 患者設為觀察組。納入標準：①均符合中華骨科學會制定的相關診斷標準［6］；②存在膝關節疼痛的癥狀，活動時有骨摩擦音；③K?L 分級為Ⅱ級～Ⅳ級；④均在入院后1 周內進行關節鏡清理術治療。排除標準：①合并骨腫瘤、骨結核、嚴重骨質疏松的患者；②合并其他惡性腫瘤及重要器官嚴重疾病者；③有酒精藥物濫用史；④類風濕性關節炎、感染等原因引發的膝關節病變者。選取本院同期122 例健康體檢者設為對照組。兩組一般資料比較差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性，見表1。本研究經院醫學倫理委員會批準通過，受試者已簽署知情同意書。

表1 兩組一般資料比較［n（%），（±s）］Table 1 Comparison of general information between the two groups［n（%），（±s）］

表1 兩組一般資料比較［n（%），（±s）］Table 1 Comparison of general information between the two groups［n（%），（±s）］

組別觀察組對照組χ2/t 值P 值n 女113 122性別男41（36.28）54（44.26）1.551 0.213 72（63.72）68（55.74）年齡（歲）58.36±7.54 57.12±7.19 1.290 0.198側別左膝50（44.25）右膝63（55.75）K?L 分級Ⅱ級34（30.09）Ⅲ級47（41.59）Ⅳ級32（28.32）

1.2 方法

觀察組于入院當天，對照組于體檢當日抽取清晨空腹靜脈血3 mL，無需抗凝，4℃下放置30 min，3 000 r/min（r=10 cm）離心15 min，分離血清，-18℃保存待測，均在42 h 內完成檢測。應用酶聯免疫吸附法檢測血清IL?1β、IL?1、MMP?13 水平，試劑盒購自武漢貝茵萊生物科技有限公司，具體步驟嚴格按照說明書進行操作。IL?1β 正常范圍：22～57（pg/mL），>57（pg/mL）視為異常增高［7］；IL?1 正常范圍：54～89（pg/mL），>89（pg/mL）視為異常增高［8］；MMP?13 正常范圍：40～110（pg/mL），>110（pg/mL）視為異常增高［9］。

1.3 K?L 分級標準［10］

0 級：正常；Ⅰ級：關節間隙可見明顯狹窄，并且可能有骨贅；Ⅱ級：關節間隙可見較輕度狹窄，并且有較明顯骨贅；Ⅲ級：關節間隙可見較明顯變窄，且伴中等量骨贅行成，而軟骨下有小范圍的骨質輕度硬化；Ⅳ級：關節間隙可見明顯變窄，且有大量骨贅，軟骨下骨質有極為明顯硬化的改變，關節肥大及有明顯畸形。

1.4 統計學方法

應用SPSS 22.0 統計軟件分析數據。計數資料以率n（%）表示，采用χ2檢驗；計量資料以（）表示，組間比較采用t檢驗；多組間比較采用F檢驗；采用Pearson 直線相關分析IL?1β、IL?1、MMP?13 水平濃度與K?L 分級的相關性；采用Logistic 回歸分析影響KOA 預后不良的相關危險因素；以P<0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組IL?1β、IL?1、MMP?13 水平

觀察組IL?1β、IL?1、MMP?13 水平高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表2。

表2 兩組IL?1β、IL?1、MMP?13 水平［（±s），pg/mL］Table 2 The levels of IL?1β，IL?1 and MMP?13 between the 2 gropps［（±s），pg/mL］

表2 兩組IL?1β、IL?1、MMP?13 水平［（±s），pg/mL］Table 2 The levels of IL?1β，IL?1 and MMP?13 between the 2 gropps［（±s），pg/mL］

組別觀察組對照組t 值P 值n 113 122 IL?1β 89.36±15.65 31.24±6.27 37.874<0.001 IL?1 130.01±37.45 66.98±10.25 17.883<0.001 MMP?3 142.00±34.86 75.25±12.12 19.894<0.001

2.2 不同K?L 分級KOA 患者IL?1β、IL?1、MMP?13水平

不同K?L 分級患者IL?1β、IL?1、MMP?13 水平比較：Ⅱ級組<Ⅲ級組<Ⅳ級組，差異有統計學意義（P<0.05）。見表3。

表3 不同K?L 分級KOA 患者IL?1β、IL?1、MMP?13水平［（±s），pg/mL］Table 3 Levels of IL?1β，IL?1 and MMP?13 in KOA patients with different K?L grades［（±s），pg/mL］

表3 不同K?L 分級KOA 患者IL?1β、IL?1、MMP?13水平［（±s），pg/mL］Table 3 Levels of IL?1β，IL?1 and MMP?13 in KOA patients with different K?L grades［（±s），pg/mL］

注：與Ⅱ級組比較，aP<0.05；與Ⅲ級組比較，bP<0.05。

組別Ⅱ級組Ⅲ級組Ⅳ級組F 值P 值n 34 47 32 IL?1β 70.26±10.96 86.64±14.41a 113.65±22.45ab 59.700<0.001 IL?1 110.68±33.56 130.58±36.16a 149.73±43.47ab 8.880<0.001 MMP?3 120.11±23.57 141.37±38.69a 166.19±41.23ab 13.770<0.001

2.3 IL?1β、IL?1、MMP?13水平與K?L 分級的相關性

L?1β、IL?1、MMP?13 水平與K?L 分級呈正相關（r=0.778，P=0.024；r=0.668，P=0.036；r=0.814，P=0.007）。

2.4 影響KOA 患者預后不良的相關因素

性別非影響KOA 患者預后不良的相關因素（P>0.05）；年齡≧65 歲、有半月板撕裂、未在術后堅持鍛煉、L?1β 異常增高、IL?1 異常增高、MMP?13異常增高為影響KOA 患者預后不良的獨立危險因素（P<0.05）。見表4。

表4 影響KOA 患者預后不良的相關因素Table 4 Related factors affecting the poor prognosis of KOA patients

3 討論

KOA 是導致老年人群慢性殘疾的首要原因，相關研究報道該病在65 歲以上老年人群中發病率約為70%［11］。該病以膝關節軟骨變性和丟失及膝關節邊緣和軟骨下骨骨質增生為特征，近年來逐漸呈年輕化趨勢發展，給家庭及社會帶來沉重的醫療負擔。對KOA 早期診斷、治療是改善患者預后的關鍵。

KOA 的發生可能為軟骨基質降解產物引起的繼發性改變，滑膜出現炎癥進而刺激多種細胞因子分泌增加，活性增高，增生的滑膜反過來加重KOA 血清炎癥指標水平，這一惡性循環最終導致軟骨的破壞，使得KOA 進展加速［12］。L?1β 由活化的單核細胞、巨噬細胞合成及分泌，可抑制軟骨基質蛋白聚糖合成，造成關節軟骨結構被破壞。有研究顯示L?1β 是KOA 發病過程中最重要的炎癥細胞因子［13］。既往文獻報道，IL?1 在正常組織中含量較少，在病變的軟骨及滑膜中表達量較多［14］。MMP?13 是一種細胞因子，具有多種生物效應，可裂解膠原蛋白間的肽鏈，破壞軟骨組織，參與關節軟骨破壞過程。本文研究發現，L?1β、IL?1、MMP?13 在KOA 患者血清中的表達水平顯著高于對照組，與既往研究所得結果相一致［15］，推測L?1β、IL?1、MMP?13 與KOA 的發生有密切聯系。

有研究認為，IL?1 可抑制前列腺素的合成，在炎癥細胞浸潤方面占有舉足輕重的地位［16］。IL?1β會誘導軟骨基質降解酶類基因表達，刺激成纖維細胞、軟骨細胞等分泌多種炎癥介質，參與軟骨損傷的過程，使KOA 患者病情加重。MMP?13 水平過高會導致軟骨框架結構崩解，從而破壞KOA 患者關節功能，此外，MMP?13 可誘導軟骨細胞微囊蛋白1 的水平增高，加速軟骨細胞凋亡，加重關節軟骨退變程度［17］。K?L 分級是臨床常用的通過膝關節影像學的表現（如骨贅、關節間隙、骨質硬化等）評估膝關節骨性關節炎嚴重程度的重要標準［18］。本次研究不同K?L 分級患者IL?1β、IL?1、MMP?13水平比較：Ⅱ級組<Ⅲ級組<Ⅳ級組，這也印證本研究與上述研究結果相一致。IL?1β、IL?1、MMP?13在KOA 軟骨、滑膜中的表達升高，促進病情不斷發展，反映軟骨退變嚴重程度及滑膜嚴重程度，是KOA 的損害性細胞因子，在KOA 患者疾病進展中發揮重要作用。本文進一步研究發現，L?1β、IL?1、MMP?13 水平與K?L 分級呈正相關，提示隨著L?1β、IL?1、MMP?13 水平的升高，會使KOA 患者軟骨發生退變、剝脫，最終導致K?L 分級隨之加重。

研究結果顯示，年齡≧65 歲、有半月板撕裂、未在術后堅持鍛煉、L?1β 異常增高、IL?1 異常增高、MMP?13 異常增高為影響KOA 患者預后不良的獨立危險因素，提示高水平的L?1β、IL?1 及MMP?13不利于患者預后。

綜上所述，L?1β、IL?1 及MMP?13 在KOA 患者中表達水平較高，臨床可對患者加強三者檢測，及時評估KOA 患者病情進展及預后狀態。但本研究病例數有限，仍存在局限性，對KOA 的診治仍需進一步探索，尋找特異度、靈敏度兼有的生物標記物是未來醫學發展的方向。