創傷性關節炎關節滑液中炎性細胞因子、氧化應激水平與免疫平衡的關系

賴俊成，劉健休，唐久陽

（深圳市龍華區人民醫院創傷骨關節外科，廣東 深圳 518109）

骨關節炎（osteoarthritis，OA）是老年人慢性殘障的主要原因，膝關節骨性關節炎是導致其活動受限和生活質量下降的最常見原因，膝骨性關節炎被認為是一種由生物力學和促炎因素共同驅動的活動性疾病過程[1]。許多促炎細胞因子可能參與創傷性關節炎的發病，創傷性關節炎患者關節滑液中腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平升高[2]。促炎細胞因子與氧化應激關系密切，氧化應激反映了活性氧系統的表現或生物系統中容易解毒的活性中間體及修復損傷的能力。細胞正常氧化還原狀態出現紊亂，會通過產生過氧化物和自由基而產生毒性效應，從而損害細胞的蛋白質、脂質和DNA。氧化代謝產生的氧化應激則會導致堿基損傷，以及DNA鏈的斷裂。堿基損傷主要是間接的，由生成的活性氧物種引起，此外，一些活性氧化物質在氧化還原信號中充當細胞信使。因此，氧化應激可導致細胞信號傳導的正常機制中斷。而且，促炎細胞因子的增加通常伴隨著氧化應激標志物水平的增加，而創傷性關節炎增加了氧化過程，降低了系統的抗氧化能力，這可降低機體的免疫平衡[3]。然而，創傷性關節炎關節滑液中炎性細胞因子、氧化應激水平與免疫平衡之間的關系尚不確定，因此，本研究選取了40例創傷性關節炎患者和10例健康志愿者，探究上述三者之間的相關性，以期為臨床治療提供理論支持。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2019年5月至2022年5月深圳市龍華區人民醫院收治的40例創傷性關節炎患者，根據患病程度[4]分為輕度組（20例）和重度組（20例），同時選擇10例健康志愿者作為本研究的對照組。三組受試者一般資料比較見表1，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究獲得深圳市龍華區人民醫院醫學倫理委員會的批準。參與研究者均簽署知情同意書。納入標準：①至少1個膝關節表現為關節炎且有明顯的創傷史；②未接受任何藥物的治療；③膝關節存在明顯的疼痛及功能障礙；④患者無其他身體疾病。排除標準：①膝關節炎為非創傷性的；②合并有嚴重的心臟、肝臟及腎臟等器官功能衰竭的患者。

表1 三組受試者一般資料比較（例/ ±s）

表1 三組受試者一般資料比較（例/ ±s）

組別 例數 性別（男/女） 年齡（歲） 病程（月）重度組 20 9/11 50.35±11.20 23.79±7.51輕度組 20 10/10 48.23±10.19 22.65±6.16對照組 10 11/9 49.01±12.36 22.79±6.52 χ2/F值 0.168 0.049 0.144 P值 0.765 0.721 0.219

1.2 觀察指標

1.2.1 關節液細胞因子對患者膝關節穿刺，收集關節滑膜液，置于4 ℃低溫離心機中以3 000 r/min離心處理10 min，取上清液備用。采用酶聯免疫吸附法測定滑膜液中的白細胞介素-6（IL-6）、白細胞介素-1β（IL-1β）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的水平。

1.2.2 氧化應激水平氧化應激指標水平以1.2.1中的上清液為檢測樣本，采用原位末端標記法測定一氧化氮（NO）的水平；采用雙抗體夾心法測定丙二醛（MDA）的水平；采用酶聯免疫吸附法測定超氧化物歧化酶（SOD）和脂聯素（ANP）的水平。

1.2.3 免疫平衡測定免疫平衡指標水平以1.2.1中的上清液為檢測樣本，采用常規的三階段免疫過氧化物酶標記技術測定血成熟T淋巴細胞（CD3+）、CD4+T淋巴細胞（CD4+）、抑制性T細胞（CD8+）水平。

1.3 統計學分析使用SPSS 20.0統計學軟件進行數據分析。計量資料以(±s)表示，組間數據差異采用雙側Student’st檢驗，P＜0.05表明差異有統計學意義。應用Pearson相關性分析創傷性關節炎關節滑液中炎癥細胞因子、氧化應激水平與免疫平衡的相關性。

2 結果

2.1 各組關節液細胞因子和氧化應激指標水平對比重度組患者關節液細胞因子水平均顯著高于輕度組和對照組（P＜0.05），氧化應激指標中的NO和MDA水平顯著高于輕度組和對照組，SOD和ANP水平則顯著低于輕度組和對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 各組關節液細胞因子和氧化應激指標水平對比（±s）

表2 各組關節液細胞因子和氧化應激指標水平對比（±s）

TNF-α：腫瘤壞死因子-α；IL-6：白細胞介素-6；IL-1β：白細胞介素-1β；NO：一氧化氮；MDA：丙二醛；SOD：超氧化物歧化酶；ANP：心房鈉尿肽。

組別 例數 TNF-α（pg/mL） IL-6（pg/mL） IL-1β（pg/mL） NO（μmol/L） MDA（mg/kg） SOD（U/kg） ANP（pg/mL）重度組 20 145.66±16.70 236.83±19.08 98.32±6.75 87.91±6.74 6.83±0.31 8.42±3.41 6.44±1.21輕度組 20 89.03±9.72 177.75±24.49 64.98±8.43 78.08±7.73 5.03±0.43 9.14±0.77 11.23±1.76對照組 10 65.73±9.03 143.25±23.41 46.13±4.59 41.23±6.79 3.29±0.27 14.36±1.28 16.67±2.11 t值 11.023 10.923 12.990 15.568 12.114 9.378 18.904 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.2 各組關節液免疫平衡指標水平對比重度組患者關節液免疫平衡指標CD3+、CD4+和CD8+水平均顯著低于輕度組和對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 各組關節液免疫平衡指標水平對比（±s）

表3 各組關節液免疫平衡指標水平對比（±s）

CD3+：成熟T淋巴細胞；CD4+：輔助淋巴細胞；CD8+：抑制性T細胞。

組別 例數 CD3+ CD4+ CD8+重度組 20 56.65±1.87 26.12±3.65 20.42±2.88輕度組 20 72.34±3.45 42.35±4.12 26.22±3.15對照組 10 86.44±9.34 54.53±6.51 42.21±2.00 t值 8.745 12.312 10.327 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 炎性細胞因子、氧化應激水平與免疫平衡的相關性炎性細胞因子（r=-0.654，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的負相關關系（P＜0.05）、氧化應激水平（r=0.552，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的正相關關系（P＜0.05），見表4。

表4 炎癥細胞因子、氧化應激水平與免疫平衡的相關性

3 討論

創傷后關節炎是一種由骨折或脫位等損傷引起的骨關節炎。盡管其終末期與特發性OA難以區分，但許多創傷后OA患者比特發性OA患者更年輕，而且這類患者有明確的誘發性損傷。臨床試驗研究表明，過度的急性沖擊能量或慢性機械過載會導致創傷后OA的關節面退化[5-6]。關節炎與氧化應激有關，氧化應激是一種反應性氧物質隨著時間的推移而增加的情況，其原因可能是它們的產量增加、抗氧化防御能力降低，或兩者兼而有之，最終意味著氧化還原信號的衰減。目前，臨床認為氧化應激可能導致創傷性關節炎局部（關節環境中）和全身炎癥的發生，但持續的確切機制仍有待確定。

近年來的研究發現，局部炎癥包括促炎細胞因子，如白細胞介素和腫瘤壞死因子，在骨關節炎尤其是創傷性關節炎的發生和發展過程中發揮著至關重要的作用[7]。本研究結果表明，重度組患者關節液細胞因子水平均顯著高于輕度組和對照組（P＜0.05），氧化應激指標中的NO和MDA水平顯著高于輕度組和對照組，SOD、ANP、CD3+、CD4+和CD8+水平則顯著低于輕度組和對照組（P＜0.05）。本研究結果還發現，炎性細胞因子（r=-0.654，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的負相關關系（P＜0.05）。有研究指出，在早期創傷性關節炎患者的滑膜液中已檢測到幾種細胞因子，其中包括TNF-α和IL-6[8]。TNF-α是主要的促炎細胞因子，負責軟骨內穩態向分解代謝和軟骨降解的轉變，它通過受體直接激活感覺神經元，增加其他促炎細胞因子如IL-6和IL-8的合成，并導致軟骨基質的流失。另外，它可以誘導軟骨細胞合成基質金屬蛋白酶和其他蛋白酶，并通過抑制蛋白多糖和Ⅱ型膠原蛋白的合成來抑制軟骨合成代謝[9]。創傷性關節炎患者的特點是炎癥發作，而CD3+、CD4+和CD8+細胞免疫應答的減少會導致局部黏膜免疫調節的喪失；相反，CD3+、CD4+和CD8+細胞免疫應答也可以提供一種把關功能。

氧化應激發生在許多自身免疫性疾病中，伴隨著活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的過量產生。這些活性物質的來源包括NADPH氧化酶（NOX）、線粒體電子運輸鏈、一氧化氮合酶、亞硝酸鹽還原酶和硫化氫等所產生的酶胱硫醚-β合成酶和胱硫醚γ裂解酶。超氧化物發生歧化反應生成過氧化氫，在過多金屬離子（例如亞鐵離子）的存在下，過氧化氫形成羥基自由基。炎癥細胞中存在的髓過氧化物酶會產生次氯酸，在健康個體中，吞噬細胞產生的ROS和RNS在微生物殺滅中起重要作用。低分子量的抗氧化分子和抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化物酶都能去除ROS。然而，當ROS產生超過抗氧化保護時，就會發生氧化應激。一些天然和合成的基于氧化還原的治療化合物可以作為活性物質的清除劑，或其來源的抑制劑，或內源性抗氧化系統的激活劑。本研究發現，氧化應激水平（r=0.552，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的正相關關系（P＜0.05）。有報道稱，氧化應激是創傷性關節炎的誘導因素之一[10]。活性氧，包括在人體生理條件下產生并被細胞抗氧化劑清除的氧化劑，會導致軟骨細胞的結構和功能損傷。據報道[11]，創傷性關節炎患者的血漿和滑膜液中亞硝酸鹽增加，這是NO存在的穩定分解生化標志。創傷性關節炎患者血漿中MDA水平是升高的，且創傷性關節炎患者的血漿氧化應激參數水平高于健康對照組，但血漿抗氧化參數水平較低。而氧化應激的發生會形成多種復雜化合物，從而干擾滑膜液中的免疫平衡。當致病因子侵入人體后，可導致CD3+、CD4+和CD8+細胞產生一系列細胞因子，引發一系列的免疫反應，造成組織損傷。

綜上所述，創傷性關節炎患者關節滑液中炎癥細胞因子、氧化應激水平與免疫平衡之間存在一定的相關性，三者可作為創傷性關節炎嚴重程度的預測因子。