血清CTX—Ⅱ、COMP在關節鏡清理術治療膝骨關節炎前后變化及臨床意義

鄒信明　占衛兵　范乃人

【摘要】 目的：探討關節鏡清理術治療膝骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）對血清CTX-Ⅱ、COMP的影響，對比術前術后血清CTX-Ⅱ、COMP含量以了解患者術后膝關節軟骨修復情況。方法：選取2013年1月-2015年6月本院行關節鏡清理術的膝骨關節炎患者60例，根據ICRS分級方法按病情分為Ⅰ級組18例、Ⅱ級組23例、Ⅲ級組11例、Ⅳ級組8例。用ELISA法測定患者術前及術后1周、1個月、3個月血清CTX-Ⅱ和COMP含量，采用WOMAC評分評價患者術前術后膝關節功能。結果：不同分級患者關節鏡清理術后1周、1個月、3個月WOMAC評分均較術前顯著降低，差異均有統計學意義（P<0.01），各組患者術后1周血清CTX-Ⅱ和COMP含量與術前比較差異均無統計學意義，且各分級組間比較差異均無統計學意義（P>0.05）。各組患者血清CTX-Ⅱ、COMP含量于術后1個月、3個月較術前均顯著降低，差異均有統計學意義（P<0.05）。軟骨損傷程度Ⅳ級患者術后1個月、3個月的WOMAC總評分、血清CTX-Ⅱ、COMP含量均顯著高于其他分級組，差異均有統計學意義（P<0.05）。結論：膝骨關節炎患者的血清CTX-Ⅱ、COMP可作為關節鏡清理術后膝關節軟骨修復的評價指標，有助于對膝骨關節炎患者治療預后進行評估。

【關鍵詞】 Ⅱ型膠原羧基端端肽； 骨寡聚基質蛋白； 軟骨修復； 膝骨關節炎； 關節鏡清理術

The Variation and Clinical Significance of Serum CTX-Ⅱ and COMP in Knee Osteoarthritis Patients before and after Treatment with Arthroscopic Debridement/ZOU Xin-ming，ZHAN Wei-bing，FAN Nai-ren.//Medical Innovation of China，2016，13（09）：013-017

【Abstract】 Objective：To study the influence on serum CTX-Ⅱ and COMP of arthroscopic debridement in the treatment of knee osteoarthritis patients，and to evaluate the joint cartilage repairing progress via comparing the level of serum CTX-Ⅱ and COMP before and after operation.Method：Sixty patients with knee osteoarthritis who underwent arthroscopic debridement in our hospital from January 2013 to June 2015 were selected，they were divided into the four groups according to the ICRS grade，which includes 18 patients in the grade Ⅰ group，

23 patients in the grade Ⅱ group，11 patents in the grade Ⅲ group and 8 patients in the grade Ⅳ group.The serum CTX-Ⅱ and COMP of all patients were detected by ELISA before arthroscopic debridement operation and at

1 week，1 month and 3 months after the operation.Patients knee functions were evaluated by measurements of WOMAC score at the same time.Result：The WOMAC scores of patients in different groups all decreased at

1 week，1 month and 3 months after the operation than before operation，the differences were statistically significant（P<0.01）.One week after the operation，the serum CTX-Ⅱ and COMP of all groups had no significant differences with either which before the operation or which between different groups（P>0.05）.Compared with before operation，the serum CTX-Ⅱ and COMP of all four groups were significantly decreased at 1 month and 3 months after the operation，the differences were statistically significant（P<0.05）.The grade Ⅳ patients WOMAC scores，serum CTX-Ⅱ and COMP at 1 month and 3 months after the operation were significantly higher than the other groups，the differences were statistically significant（P<0.05）.Conclusion：The serum CTX-Ⅱ and COMP of knee osteoarthritis patients can be used as an evaluation indicator for the knee joint cartilage repairing progress and contribute，is conducive to assess the prognosis of knee osteoarthritis after treatment.

【Key words】 CTX-Ⅱ； COMP； Cartilage repairing； Knee osteoarthritis； Arthroscopic debridement

First-authors address：Yangchun Hospital of Traditional Chinese Medicine，Yangchun 529600，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.09.004

膝關節骨性關節炎是中老年人的常見病和多發病，軟骨進行性破壞是其主要病理特征。在所研究的生物標志物中，Ⅱ型膠原羧基端端肽（C-terminal crosslinking telopeptide of type Ⅱ collagen，CTX-Ⅱ）是近年來研究熱點，可反映膝關節軟骨損傷，對關節軟骨損傷程度評估具有特異性[1]。另一類非膠原蛋白，骨寡聚基質蛋白（Cartilage oligomeric matrix protein，COMP），可結合Ⅱ型膠原纖維，穩定關節軟骨的膠原-纖維網絡，是關節軟骨細胞外基質的一種大分子[2]，與膝關節炎嚴重程度相關。關節鏡清理術可改善早、中期膝骨關節炎患者癥狀，延緩關節軟骨退變[3]。但清理術后對于關節軟骨修復情況的評估研究較少，本研究通過檢測患者膝關節鏡清理術術前、術后不同時段血清CTX-Ⅱ、COMP含量及關節功能評分，嘗試從生物標志物角度了解清理術后關節軟骨修復情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月-2015年6月在本院住院的膝骨關節炎患者60例，其中男17例，女43例，平均年齡（48.76±5.67）歲，均行單側膝關節鏡清理術治療，采用國際軟骨修復協會（international cartilage repair society，ICRS）分級方法（Ⅰ級：淺表病變、裂隙和裂縫、軟化；Ⅱ級：磨損，病變向下延伸，但小于50%的軟骨深度；Ⅲ級：磨損，病變向下延伸大于50%的軟骨深度，甚至到鈣化層；Ⅳ級：缺損已到軟骨下骨）進行分級[4]，其中Ⅰ級18例，Ⅱ級23例，Ⅲ級11例，Ⅳ級8例，依照不同分級將患者分為四組。四組患者的一般資料比較差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。所有患者均獲得有效隨訪。

1.2 納入與排除標準 納入標準：（1）骨性關節炎患者。所有骨關節炎患者均采用骨關節炎診治指南（2007年版）為診斷標準：①近1個月內反復膝關節疼痛；②X線片（站立或負重位）示關節間隙變窄、軟骨下骨硬化和/或囊性變、關節緣骨贅形成；③關節液（至少2次）清亮、黏稠，WBC<2000個/mL；④中老年患者（≥40歲）；⑤晨僵≤3 min；⑥活動時有骨摩擦音感[5]；（2）治療上采取關節鏡清理術。排除標準：（1）感染性關節炎、類風濕性關節炎、痛風性關節炎等患者；（2）由膝關節外傷引起軟骨損傷的患者；（3）術前評估不能手術患者；（4）治療過程中接受其他方法治療者及未完成整個試驗過程患者。

1.3 治療方法 關節鏡下清理手術：患者平臥屈膝位。連續硬膜外麻醉。大腿根部上充氣止血帶，按膝部手術消毒鋪防水鋪巾，抬高后予驅血止血帶充氣，采用膝前內外標準入路。在關節鏡下依次檢查髕上囊、髕股關節、內側間隙、髁間窩、外側間隙、后外側間隙、后內側間隙等，檢查與治療同時進行，主要檢查膝關節軟骨退變程度、半月板退化及損傷、滑膜增生及炎性程度、游離體、骨贅形成及部位。在關節鏡下酌情行軟骨刨削成型，對于缺損已到軟骨下骨的予以微骨折處理，增生滑膜刨削，去除關節內游離體、切除變性滑膜皺襞，切除破裂半月板或半月板成型，從而消除妨礙膝關節活動的機械因素，去除關節內不穩定的骨刺。術畢，縫合傷口，紗布、繃帶自腳踝至大腿加壓包扎。術后第2天即開始行主動被動功能鍛煉。患者每日運用CPM機持續被動活動膝關節，2次/d，1 h/次；另外患者每天在床上行股四頭肌鍛煉，3次/d，每次主動鍛煉30次。患者需行主動被動功能鍛煉7 d。7 d后下地負重行走。

1.4 療效判定標準 （1）膝關節功能評分：采用WOMAC評分對所有患者手術前及術后1周、1個月、3個月進行評估，記錄膝關節功能、活動度、疼痛情況以及術后并發癥的發生情況。（2）血清CTX-Ⅱ和COMP含量測定：于術前及術后1周、1個月、

3個月靜脈采血，采用酶聯免疫吸附試驗法（ELISA）測定患者體內CTX-Ⅱ和COMP含量，試劑盒由武漢優爾生生物制品公司提供，測定步驟依試劑盒說明檢測。

1.5 統計學處理 采用SPSS 19.0軟件對所得數據進行統計分析，計量資料以（x±s）表示，組間比較采用t檢驗和方差分析，等級資料采用秩和檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 四組患者手術前后WOMAC評分比較 不同ICRS分級患者術前評分比較差異有統計學意義（P<0.01），Ⅳ級患者WOMAC評分最高，為（52.75±8.53）分。不同分級的患者于術后1周、1個月、3個月的膝關節功能WOMAC評分較術前均明顯改善，差異均有統計學意義（P<0.05），不同分級的患者術后1個月和3個月的膝關節功能評分中，Ⅳ級患者均為最高，差異均有統計學意義（P<0.05），但各分級患者術后1周的膝關節功能評分比較差異無統計學意義（P=0.234），見表1。

2.2 四組患者手術前后血清CTX-Ⅱ比較 不同分級患者術前血清CTX-Ⅱ比較差異有統計學意義（P<0.01），其中Ⅳ級患者血清CTX-Ⅱ含量最高，為（1114.13±116.51）pg/mL。但不同分級患者術后1周的血清CTX-Ⅱ含量比較差異無統計學意義（P>0.05），四組患者術后1個月和3個月的血清CTX-Ⅱ比較差異均有統計學意義（P<0.01），四組患者術后3個月的血清CTX-Ⅱ較術前均有不同程度下降，差異均有統計學意義（P<0.01），Ⅳ級患者血清CTX-Ⅱ含量仍最高，為（828.12±122.15）pg/mL，見表2。

2.3 四組患者手術前后血清COMP含量比較 術前Ⅳ級組患者血清COMP含量高于其他組，差異有統計學意義（P<0.01）。不同組別患者術后1周血清COMP含量比較差異無統計學意義（P>0.05），各組患者術后1個月和3個月的血清COMP含量較術前均有不同程度下降，差異均有統計學意義（P<0.01），且組間比較差異均有統計學意義（P<0.01），Ⅳ級患者血清COMP含量均為最高，分別為（459.13±69.18）pg/mL和（422.63±64.94）pg/mL，見表3。

3 討論

軟骨在超負荷情況下變薄和破裂是膝骨關節炎軟骨的病理改變[6]。其中，關節軟骨細胞功能改變和Ⅱ型膠原總量的丟失是軟骨退變的主要原因[7-8]。對于軟骨退變程度往往難以評估，關節鏡檢查可在直視下了解軟骨破壞，但是創傷較大。軟骨細胞的生物標記物已經被認為與軟骨破壞情況相關。軟骨破壞后軟骨基質成分流失，代謝產物進入血液當中導致血清CTX-Ⅱ和COMP含量升高[9]。因此，本研究在關節鏡清理治療膝關節炎后，通過檢測患者血清CTX-Ⅱ和COMP含量與膝關節功能的綜合評估，了解其關節軟骨修復情況及預后情況。

本研究中分別于術前及術后1周、1個月、3個月檢測患者血清CTX-Ⅱ、COMP含量，結果顯示其血清CTX-Ⅱ、COMP含量與膝關節軟骨破壞程度級別相關，術中關節鏡下評估為Ⅳ級患者，術前血清CTX-Ⅱ、COMP含量均高于其他組別。但是術后1周的評估當中，無論是血清CTX-Ⅱ或COMP含量，四組之間差異均無統計學意義，這可能因為CTX-Ⅱ、COMP含量不但與軟骨有關，滑膜細胞也可分泌[10]，同時關節鏡清理手術本身對關節軟骨、滑膜的清理修整可導致CTX-Ⅱ、COMP釋放入血液。術后1個月和3個月之間患者血清CTX-Ⅱ、

COMP含量較為平穩，四組不同級別患者血清CTX-Ⅱ、COMP含量均較術前降低，同時關節功能改善，顯示關節清理術后，因關節內關節軟骨、半月板、滑膜、游離體、骨贅得到清理修整，關節從結構和內環境均獲得改善，關節鏡清理術可對早中期的關節炎、分級較低的患者起到消腫、止痛及改善關節功能的作用，使軟骨退變延緩[11]，因此患者血清CTX-Ⅱ、COMP含量均較術前降低，但高于Tang等[12] 研究中正常人血清CTX-Ⅱ、COMP含量。根據本研究數據顯示，關節功能WOMAC評分情況與血清CTX-Ⅱ、COMP含量趨勢相接近，在一定程度上表明，血清CTX-Ⅱ、COMP含量與膝關節功能相關。因不同級別軟骨損傷患者術后軟骨修復情況的差異性[13]，研究數據顯示術后不同級別患者血清CTX-Ⅱ、COMP含量也有明顯差異，Ⅳ級組無論是關節功能的WOMAC評分或術后血清CTX-Ⅱ、COMP含量均提示其關節軟骨修復情況較差。

本研究中不同損傷級別組WOMAC評分和血清CTX-Ⅱ、COMP含量數據趨勢的變化基本一致，可以提示生物標記物CTX-Ⅱ和COMP與膝關節骨關節炎的病情嚴重程度有一定的相關性。長期監測CTX-Ⅱ和COMP變化可作為臨床評估軟骨預后的指標[14]。Otterness等[15]在研究中將COMP與其他標志物聯合應用，使骨關節炎的診斷率達到90%。多個生物標記物同時評估關節損傷比單個標記物更有意義[16]，對于關節軟骨損傷預后的判斷，同時使用CTX-Ⅱ和COMP兩個生物標志物進行多時段評估是一個有效可行的辦法。

綜上所述，骨關節炎患者血清CTX-Ⅱ和COMP兩種生物標記物是評價膝關節軟骨損傷的有效指標，結合術前術后比較患者血清CTX-Ⅱ、COMP含量，對于軟骨修復情況具有較好的臨評估價值，值得臨床應用推廣。本研究仍有不足，即臨床樣本較少，未能加入正常人血清生物標記物進行直接對照，仍有待進一步深入研究。

參考文獻

[1] Sarukawa J，Takahashi M，Doi M，et al.A longitudinal analysis of urinary biochemical markers and bone mineral density in STR/Ort mice as a model of spontaneous osteoarthritis[J].Arthritis Rheum，2010，62（2）：463-471.

[2] Acharya C，Yik J H，Kishore A，et al.Cartilage oligomeric matrix protein and its binding partners in the cartilage extracellular matrix：interaction， regulation and role in chondrogenesis[J].Matrix Biol，2014，7（37）：102-111.

[3]李林忠.補腎活血中藥結合關節鏡治療膝骨關節炎的臨床研究[J].中國醫學創新，2014，11（19）：49-52.

[4] Mainil-Varlet P，Aigner T，Brittberg M，et al.Histological assessment of cartilage repair：a report by the Histology Endpoint Committee of the International Cartilage Repair Society（ICRS）[J].

J Bone Joint Surg Am，2003，85-A Suppl 2（1）：45-57.

[5]中華醫學會骨科學分會.骨關節炎診治指南（2007年版）[J].中國矯形外科雜志（電子版），2008，36（1）：287-291.

[6]沈士浩，李雪萍.應力負荷與關節軟骨損傷[J].中國康復醫學雜志，2013，28（5）：476-478.

[7]王學宗，高寧陽，劉婷.軟骨標志物CTX-Ⅱ在骨關節炎中的應用[J].中國骨傷，2013，26（3）：260-262.

[8] Garnero P，Rousseau J C，Delmas P D.Molecular basisand clinical use of biochemical markers of bone，cartilage，and synovium in joint diseases[J].Arthritis Rheum，2000，43（5）：953-968.

[9]李正南，衛小春，張志強，等.膝關節液中生物學標記物Ⅱ型膠原羧基端端肽的檢測及臨床意義[J].中華關節外科雜志（電子版），2008，2（2）：45-49.

[10] Ahrman E，Lorenzo P，Holmgren K，et al.Novel cartilage oligomeric matrix protein（COMP） neoepitopes identified in synovial fluids from patients with joint diseases using affinity chromatography and mass spectrometry[J].J Biol Chem，2014，289（30）：20 908-20 916.

[11]林樺楠，陳海鵬.膝關節骨性關節炎關節鏡術后注射玻璃酸鈉的臨床研究[J].中國醫學創新，2013，10（3）：8-9.

[12] Tang X，Zhou Z，Shen B，et al.Serum levels of TNF-α，IL-1β，COMP，and CTX-Ⅱ in patients with Kashin-Beck disease in Sichuan，China[J].Rheumatol Int，2012，32（11）：3503-3509.

[13] Sun L，Reagan M R，Kaplan D L.Role of cartilage forming cells in regenerative medicine for cartilage repair[J].Orthop Res Rev，2010，2010（2）：85-94.

[14] Gungen G O，Ardic F，Findikoglu G，et al.Effect of mud compress therapy on cartilage destruction detected by CTX-Ⅱ in patients with knee osteoarthritis[J].J Back Musculoskelet Rehabil，2015，9（6）：24.

[15] Otterness I G，Swindell A C，Zimmerer R O，et al.An analysis of 14 molecular markers for monitoring osteoarthritis：segregation of the markers into clusters and distinguishing osteoarthritis at baseline[J].Osteoarthritis Cartilage，2000，8（3）：180-185.

[16] Jansen N W，Roosendaal G，Lundin B，et al.The combination of the biomarkers urinary C-terminal telopeptide of type Ⅱ collagen，serum cartilage oligomeric matrix protein，and serum chondroitin sulfate 846 reflects cartilage damage in hemophilic arthropathy[J].Arthritis Rheum，2009，60（1）：290-298.

（收稿日期：2015-10-09） （本文編輯：歐麗）