血清CCL18、TIMP-1、Apelin 表達與膝骨關節炎嚴重程度的相關性

閆理想

（南陽醫學高等專科學校第一附屬醫院，河南 南陽 473000）

膝關節骨關節炎（Knee osteoatthritis，KOA）作為臨床常見骨關節疾病，涉及關節軟骨破壞、骨性生長及滑膜異常，以疼痛、彈響、功能障礙等為主要臨床表現，是影響中老年人生存質量及致殘的重要因素[1-2]。目前臨床尚無有效逆轉及阻斷KOA 進展的治療手段，因此積極探討KOA 病因及發病機制對其防治是骨科亟待解決的重要問題[3-4]。目前，KOA 早期診斷主要依靠影像學改變，但其缺乏特異性與敏感性，難以對KOA 病情變化作出有效診斷，延誤治療，因此從分子生物學角度尋求早期診斷并評估KOA 嚴重程度的標志物對提高臨床診斷效能具有重要意義[5-6]。研究顯示，長期慢性炎癥及損傷在KOA 發生及進展中發揮重要作用[7]。CC 趨化因子配體18（CCchemokine ligand 18，CCL18）作為炎癥反應過程中分泌的可溶性蛋白質，其高表達狀態可誘導T 和B 淋巴細胞進入炎癥部位，在關節侵襲中發揮關鍵作用[8]。基質金屬蛋白酶組織抑制物-1（Tissue inhibitor of matrix metalloprotease-1，TIMP-1）作為可通過抑制MMPs 降解基質蛋白質，而膝骨關節炎病理過程過量MMPs 釋放打破MMPs/TIMP 平衡，致使關節軟骨細胞外基質被過度降解，引發軟骨系列退變表現[9]。

APJ 內源性配體（Apelin）作為新型脂肪因子，其水平變化與糖尿病、高血壓及脂肪代謝紊亂等多種代謝綜合征存在密切關聯；而脂肪因子在肥胖KOA患者發生中發揮重要作用，并于KOA 嚴重程度相關，提示Apelin 可能在軟骨代謝中發揮作用，參與炎癥調節過程[10]。

目前臨床對CCL18、TIMP-1、Apelin 在KOA 病變中的作用機制及與炎癥程度的相關性研究報道較少，為明確血清CCL18、TIMP-1、Apelin 在KOA 中的變化及與病情程度的相關性，本研究隨機選取本院74 例KOA 患者進行研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021 年10 月至2022 年10 月我院接收的膝骨關節炎患者74 例為研究組，男39 例、女35 例，年齡60.00±9.35 歲，病程4.50±3.83 y，BMI 指數24.77±2.59 kg·m-1，病變部位：左側39 例、右側35例，KL 分級：KL-220 例、KL-337 例、KL-417 例；同期選取體檢健康人員100 例為對照組，男51 例，女49 例，年齡60.00±7.65 歲，BMI 指數24.41±2.71 kg·m-1。對比兩組臨床資料情況，無統計學差異（P＞0.05），研究具有可比性。納入標準：符合《骨關節炎診斷及治療指南（2010 年）》[11]中相關診斷標準；存在膝關節疼痛、轉側不利等癥狀表現；X 線片檢查顯示有骨贅形成，Kellgren-Lawrence 分級2～4 級；膝關節晨僵時間＜30 min，活動時出現明顯骨磨音；健康對照者身體健康，無任何疾病；簽署知情同意書。排除標準：繼發性膝骨關節炎；膝關節急性外傷；膝關節存在外傷；患痛風、關節感染、類風濕關節炎等系統性炎癥疾病；患自身免疫性疾病、代謝性疾病；患膝關節腫瘤或其他惡性腫瘤；既往存在膝關節穿刺、關節腔內藥物治療或手術史。

1.2 方法

1.2.1 CCL18、TIMP-1、Apelin 水平測定

入組當日取患者空腹靜脈血5 mL，常溫靜置后以3500 r·min-1轉速高速離心10 min 分離上清，采用酶聯免疫吸附法測定CCL18、TIMP-1、Apelin 水平。具體方法：設置空白孔、標準孔、待測樣品孔，加入樣品稀釋液、標準品、待測樣片，混勻，覆膜，孵育60 min。棄孔內液體，甩干，清洗反應板。加入100 μL CCL18、TIMP-1、Apelin 檢測液，覆膜，孵育60 min，棄孔內液體，甩干、洗滌反應板，加入100uL 底物溶液，遮光顯色0.5 h，加入終止液，輕彈酶標板終止反應。使用酶標儀（型號iMark，Bio-RAD 公司）測定450 nm 處吸光值，通過標準曲線計算指標含量。所有操作由高資歷檢驗醫生嚴格遵循試劑說明書進行操作。

1.2.2 骨關節炎指數評估

采用美國西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數（Western Ontario and McMaster University osteoarthritis index，WOMAC）[12]從疼痛、僵硬、關節功能3 個維度評估膝骨關節炎患者疾病嚴重程度，共24 項條目，分值范圍0～96 分，WOMAC 分值與關節炎嚴重程度呈反比。

1.3 統計學方法

采用SPSS19.0 統計軟件進行分析處理。應用Kolmogorov-Smirnov 檢驗數據是否符合正態分布，符合正態分布以均數±標準差（）表示，levene 法進行方差齊性檢驗，兩組間比較采用獨立樣本t 檢驗，多組間行F 值數據計算；計數資料以例或率（n（%））表示，組間比較采用x2檢驗，P＜0.05 有統計學意義。

2 結果

2.1 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平比較

如表1 所示，研究組CCL18、Apelin 水平高于對照組，TIMP-1 低于對照組，組間差異顯著（P＜0.05）。

表1 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平比較（）

表1 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平比較（）

注：與對照組相比，*P＜0.05。

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2.2 不同KL 分級血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 評分比較

如表2 所示，血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 評分在不同KL 分級患者中差異均具有統計學意義（P＜0.05），KL-4 級患者血清CCL18、Apelin 水平及WOMAC 評分高于KL-3 級、KL-2 級患者，TIMP-1 低于KL-3 級、KL-2 級患者（P＜0.05）。

表2 不同KL 分級血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 評分比較（）

表2 不同KL 分級血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 評分比較（）

注：與KL-2 級相比，*P＜0.05；與KL-3 級相比，#P＜0.05。

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2.3 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平與WOMAC評分的關系

如圖1 所示，以血清CCL18、TIMP-1、Apelin 進行相關性研究，結果顯示血清CCL18、Apelin 與WOMAC 評分呈正相關，TIMP-1 與WOMAC 評分呈負相關。

2.4 膝骨關節炎患者疾病嚴重程度多因素Logistic 回歸分析

如表3 所示，以WOMAC 評分為因變量，將CCL18、TIMP-1、Apelin 作為自變量，賦值升高設為1，正常設為0，納入二分類多因素Logistic 回歸模型分析，結果顯示，CCL18、TIMP-1、Apelin 是影響膝骨關節炎患者病情程度的危險因素（P＜0.05）。

表3 膝骨關節炎患者疾病嚴重程度多因素Logistic 回歸分析

注：A CCL18 與WOMAC 評分呈正相關（r=0.705，P=0.001）；B TIMP-1 與WOMAC 評分呈負相關（r=-0.558，P=0.012）；C Apelin 與WOMAC 評分呈正相關（r=0.772，P＜0.001）。

3 討論

KOA 作為一種以骨質增生、關節軟骨變性為特點的常見關節慢性退行性疾病，以中老年人員為主要發病群體，主要表現為疼痛、關節活動受限等，對患者日常生活造成影響的同時增加致殘風險[13]。數據顯示，受人口老齡化及生活不規律影響，肥胖患者逐漸增多，全球范圍內KOA 發病率也隨之增多[14]。目前，臨床主要依靠影像學改變評估KOA 嚴重程度，但該方法成本高、缺乏客觀指標，因而尋求新的生物標志物對疾病診斷及疾病嚴重程度評估具有獨特意義[15]。KOA 發病機制復雜，可能與細胞因子、蛋白酶等作用相關[16]。研究顯示，長期慢性炎癥的損傷及修復與KOA 發生及疾病見長存在密切關聯。CCL18 作為重要趨化因子，在單核細胞/巨噬細胞和樹突細胞中高表達[17]。研究顯示，CCL18 濃度在KOA 患者外周血中呈異常高表達，并隨KOA 疾病嚴重程度增加而升高，提示CCL18 在KOA 嚴重程度中的可能作用[18]。本文研究結果顯示，CCL18 在KOA 患者血清中呈現異常波動，且其濃度變化與KOA 患者KL-分級呈線性相關，表明監測KOA 患者CCL18 變化可對疾病進展做出評估。TIMP-1 是骨關節炎發病中的重要細胞因子，其水平變化與關節軟骨機制降解和軟骨細胞功能關系密切[19]。研究顯示，TIMP-1 作為MMP-3 抑制物，可1: 1 結合活化MMP-3 形成復合物，可通過特異性抑制MMP-3 活性，避免軟骨基質裂解，并隨病情加重逐漸降低；此外研究顯示，KOA 患者血清TIMP-1 水平顯著低于對照組，推測TIMP-1 在KOA發病機制中的可能作用[20-21]。通過對比2 組研究結果，TIMP-1 在KOA 血清中呈異常表達，且其水平變化KL-分級變化而變化，并與WOMAC 評分呈線性相關，提示TIMP-1 與KOA 發生及疾病進展存在關聯，可通過監測其水平變化評估KOA 病情嚴重程度。隨研究深入發現，成骨細胞表達Apelin 及其受體APJ，Apelin 通過APJ 促進成骨細胞轉錄、增殖的同時抑制成骨細胞凋亡[22-23]。研究顯示，Apelin 水平隨KOA 患者KL-分級升高而升高，提示Apelin 在骨代謝及骨重建中的重要作用[24]。通過對比兩組研究結果，KOA 患者血清中Apelin 呈現異常波動，且其水平變化與KOA 病情程度變化相關，并隨疾病加重而升高，表明監測KOA 患者Apelin 變化可對疾病進展作出判斷。此外本研究研究經多因素Logistic 回歸模型分析證實CCL18、TIMP-1、Apelin 為影響KOA 疾病嚴重程度的獨立危險因素，臨床可通過測定上述指標水平變化為KOA 疾病嚴重程度評估提供信息支持。綜上所述，隨病情嚴重程度發展KOA 患者機體內血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平呈異常波動，血清CCL18、TIMP-1、Apelin 變化與WOMAC 評分呈線性相關，且CCL18、TIMP-1、Apelin 作為影響KOA進展的獨立影響因素，為臨床判斷KOA 病情程度評估提供信息支持。故CCL18、TIMP-1、Apelin 在KOA 病情程度判斷中具有潛在廣闊的應用前景，有望發展為KOA 病情判斷的重要輔助指標，為臨床治療方案確定提供更為準確的量化參考。