血糖血脂與骨關節炎血清標志物的相關性研究

任家樂，徐建華，阮光鋒，王 康，蔡靜玉，朱其翠，卞福勤，常冰茹，丁長海,2

骨關節炎(osteoarthritis，OA)是最常見的全身肌肉骨骼類致殘疾病，膝關節最常受累，其以關節軟骨破壞、滑膜炎癥、骨贅形成為特征[1]。OA的發病機制尚未完全清楚，血糖和血脂可能參與OA的發病及進展[2-3]。OA發病隱匿，在出現臨床癥狀之前，就已有關節結構的改變[4]。OA血清標志物是OA代謝的重要指標，通過檢測OA血清標志物可以預測包括軟骨缺損、滑膜炎癥以及骨的破壞等OA早期的關節破壞，有助于監測疾病病情[4]。關于血糖、血脂與OA影像學改變的研究報道多見，而與血清標志物之間關系的報道少見。該研究將檢測169例膝OA患者血糖、血脂及血清標志物水平，對OA患者血糖、血脂和血清標志物之間的關系進行分析。

1 材料與方法

1.1病例資料收集2013年9月～2014年9月就診于安徽醫科大學第一附屬醫院風濕免疫科門診并診斷為膝OA的患者。入選標準：符合1986美國風濕病學修訂的癥狀性膝OA診斷標準。無類風濕關節炎及其他嚴重疾病，如：銀屑病性關節炎、系統性紅斑狼瘡、活動性腫瘤、嚴重心血管和腎臟疾病、糖尿病；無嚴重的膝OA，擬近期行膝關節置換術的患者。無服用激素、他汀類藥物、雌激素等藥物史，無外傷、感染等應激狀態。最終納入患者169例，其中女146例，男23例，按照GP-39中位數水平，將膝OA患者分為A組和B組，GP-39<33.64 ng/ml為A組，GP-39≥33.64 ng/ml為B組。本研究得到安徽醫科大學第一附屬醫院倫理委員會的批準，所有患者均已簽署書面知情同意書。

1.2指標測量

1.2.1身高及體質量測量 患者脫下較重的衣物及鞋子后，使用同一身高體質量計(RGZ-120型)測量身高及體質量。身高及體質量計分別精確到0.1 cm及0.1 kg。計算體質指數(body mass index，BMI)：BMI=體質量(kg)/身高(m)2。

1.2.2標本采集和檢測 抽取患者空腹晨血至血生化管中，送至檢驗科檢查空腹血糖(fasting blood-glucose，FBG)、總膽固醇(total cholesterol，TC)、三酰甘油(total triglyceride，TG)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)、極低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein，VLDL)、載脂蛋白A1(apolipoprotein A1，ApoA1)及載脂蛋白B(apolipoprotein B，ApoB)。同時抽取靜脈血5 ml，分離血清后置于-80 ℃冰箱中保存。使用酶聯免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)檢測血清中的軟骨糖蛋白-39(cartilage glycoprotein-39，GP-39)、基質金屬蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3，MMP-3)、基質金屬蛋白酶-10(MMP-10)、基質金屬蛋白酶-13(MMP-13)、Ⅰ型膠原交聯C-末端肽(C-terminal telopeptide of type Ⅰ collagen，CTXⅠ)及Ⅰ型膠原氨基端末肽(N-terminal telopeptide of type Ⅰ collagen，NTXⅠ)。ELISA試劑盒購于武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司(Elabscience Biotechnology Co. Ltd)，所有操作步驟嚴格按照說明書進行。

2 結果

2.1膝OA患者一般人口學特征分析A組84例患者，年齡37～71(55.40±8.01)歲，女性占88.10%，B組85例患者，年齡34～74(55.56±8.96)歲，女性占84.70%。A組和B組中研究對象的年齡、性別、身高、體質量、BMI、FBG、TC、TG、HDL、VLDL、ApoA1、MMP-3、MMP-13及CTXⅠ之間差異無統計學意義。B組中ApoB水平較A組更低， MMP-10、NTXⅠ水平較A組更高，兩組間差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

2.2血糖、血脂與GP-39的相關性研究以血糖和血脂作為自變量，以GP-39四分位數作為因變量進行有序Logistic回歸分析，結果顯示：在調整性別、年齡及BMI后的多元回歸分析中，FBG、TG、VLDL與GP-39具有顯著的正相關性。其他血脂指標與血清GP-39間無顯著的相關性，見表2。

表1 患者一般人口學特征比較

表2 血糖、血脂與GP-39的有序Logistic相關性分析

*調整因素為：年齡、性別、BMI

表3 血糖、血脂與MMP-3、MMP-10、MMP-13、CTXⅠ及NTXⅠ的有序Logistic相關性分析

*調整因素為：年齡、性別、BMI

2.3血糖、血脂與MMP-3、MMP-10、MMP-13、CTXⅠ及NTXⅠ的相關性研究以血糖、血脂水平作為自變量，將MMP-3、MMP-10、MMP-13、CTXⅠ及NTXⅠ的四分位數作為因變量進行有序Logistic回歸分析，結果顯示：在調整性別、年齡及BMI后的多元回歸分析中，ApoA1與MMP-3和MMP-13呈顯著正相關性；TC與MMP-10呈顯著正相關性；ApoB與CTXⅠ呈顯著正相關性；VLDL與 NTXⅠ呈顯著正相關性。其他血糖、血脂與上述血清標志物間無顯著相關性，見表3。

3 討論

本研究顯示膝OA患者血清FBG、TG及VLDL與GP-39呈正相關性；TC與MMP-10呈正相關性；ApoA1與MMP-3和MMP-13呈正相關性；ApoB與CTXⅠ呈正相關性；VLDL與NTXⅠ呈正相關性，提示血糖、血脂可能參與了OA的發病。血糖及血脂代謝紊亂可能促進OA的發展，2016年的一項農村人口橫斷面調查顯示，高脂血癥、血脂紊亂與女性膝OA發生有關，血脂紊亂是促進膝OA發展的危險因素，血糖與OA的發病及疾病的進展以及病情嚴重性相關[2-3]。一項分別包含19 590例病例和對照的病例對照研究顯示，高脂血癥和OA的發生呈正相關性(OR=1.37，95%CI: 1.28～1.47)，高脂血癥可能是OA發病的獨立危險因素[5]。

目前OA的生物標志物主要有GP-39、MMPs、CTXⅠ、NTXⅠ等。GP-39又稱為軟骨基質蛋白，主要來源于關節軟骨細胞、滑膜細胞和巨噬細胞等，其在OA患者血清中顯著升高[4]。免疫組化顯示其主要在OA的表層及中層軟骨中表達，反映了關節軟骨降解破壞和滑膜炎癥的程度[4]。MMPs在膝OA患者的血清中的含量顯著升高。其可促進膠原纖維的分解及代謝，其中MMP-10在促進MMPs前體的活化中起著重要作用，MMP-3和MMP-13在降解細胞外基質中起著決定性作用[4，6]。CTX和NTX是Ⅰ型膠原分解產物，是骨代謝的敏感指標，與骨密度的改變、骨折的發生有良好的相關性，其增加可提示OA患者骨量的減少[4]。

體外研究[7]顯示，OA患者軟骨細胞暴露于高糖環境中可增加其MMPs mRNA的表達，提示高糖血癥可能促進OA的發生與進展。研究[8-9]顯示，長期的高糖血癥使軟骨細胞內晚期糖基化終產物過度積累，刺激細胞內質網應激的產生，還可以誘導軟骨基質中膠原的降解及蛋白多糖的丟失，進而可導致OA患者的軟骨退化。高糖血癥對軟骨有損害作用，其通過減少軟骨基質中膠原的合成，增加活性氧以及炎癥水平，進而導致軟骨基質僵化，軟骨下骨的破壞以及軟骨細胞功能障礙[10]。

研究[11]顯示，高脂飲食喂養小鼠120 d后，小鼠膝關節出現軟骨損傷、滑膜增厚，而使用他汀類藥物降低血膽固醇濃度則可減少OA的軟骨缺損，從而延緩OA的進展。在OA患者膝關節的軟骨細胞及滑膜細胞中可觀察到大量的脂質沉積，特別在OA的早期階段較明顯，軟骨細胞存在脂質過氧化以及軟骨基質的降解[12]。氧化的脂質可以激活滑膜巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞以及軟骨細胞，引起炎癥介質以及MMPs的釋放，導致滑膜炎癥、軟骨基質的降解；并可造成骨髓基質祖細胞成骨分化的減少，從而促進骨量的丟失[12]。此外，過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator activated receptors，PPARs)參與調控機體糖代謝和脂代謝過程，并能抑制炎癥反應，其可通過調節細胞內膽固醇流出機制參與脂質代謝，降低 TG和TC的水平，減少軟骨破壞以及炎癥性骨量丟失[13]。