關節液中TNF-α、IL-1、MMPS水平對膝骨性關節炎患者的預后的評估價值*

何啟榮林偉文

論著

關節液中TNF-α、IL-1、MMPS水平對膝骨性關節炎患者的預后的評估價值*

何啟榮①林偉文②

目的：探討關節液中腫瘤壞死因子（TNF-α）、白介素-1（IL-1）、基質金屬蛋白酶（MMPS）水平與膝骨性關節炎患者預后的關系及評估價值。方法：選取2012年1月-2015年2月本院收治的經關節鏡檢查確診為膝骨性關節炎患者80例作為研究對象，軟骨的病變程度為Ⅰ～Ⅳ度，經關節鏡下清理術治療后再給予玻璃酸鈉和雙醋瑞因治療，根據Shahariarre評分標準將患者分為預后良好組和預后不良組，采用ELISA方法檢測患者治療前后TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9的含量，并作其與膝骨性關節炎病變程度Spearman相關分析，采用ROC曲線對膝骨性關節炎患者的TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的預后評估價值進行評價。結果：治療前TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的含量與其病變的嚴重程度呈正相關（r=0.820、0.850、0.802、0.638，P＜0.01）；預后良好組TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量明顯低于預后不良組，比較差異均有統計學意義（P＜0.01）；TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量的ROC曲線下面積分別為0.880、0.895、0.752、0.720。IL-1的敏感度為94.00%，特異度為64.00%；TNF-α的敏感度為87.00%，特異度為56.00%；MMP-3的敏感度為79.00%，特異度為42.00%；MMP-9的敏感度為70.00%，特異度為38.00%。結論：IL-1對膝骨性關節炎患者的影響是全方面的，能增強MMP-3和MMP-9對患者軟骨的降解和破壞，TNF-α能通過降低軟骨細胞的合成，加速軟骨的降解，且TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的含量與患者的病變程度呈正相關，對患者的的預后評價有一定的評估價值。

膝骨性關節炎； TNF-α； IL-1； 預后

First-author’s address：The People’s Hospital of Lianjiang City，Lianjiang 524400，China

膝骨性關節炎是膝關節軟骨褪變、完整性破壞，軟骨下骨硬化，膝骨關節的邊緣和軟骨下骨均發生反應性增生，骨贅逐漸形成的一種退行性骨關節病變。其發病率與年齡呈正相關，是中老年人的多發疾病［1-2］。大量資料研究證實，基質金屬蛋白酶中的MMP-3和MMP-9在關節軟骨基質的降解過程中起重要作用，與膝骨性關節炎患者的病程的進展密切相關［3-4］。國內學者研究亦表明，采用抑制TNF-α和IL-1表達的藥物對膝骨性關節炎患者進行治療，能有效延緩病程的進展，改善患者的預后，故TNF-α和IL-1的表達與膝骨性關節炎患者的發病機制密切相關［5-7］。目前，臨床上關于TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9與膝骨性關節炎病變程度和預后情況的相關性研究甚少，故本研究采用Spearman相關性分析和ROC曲線對TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9與膝骨性關節炎病變程度的相關性及其對患者預后判斷的準確性進行探討分析，現報道如下。

1　資料與方法

1.1一般資料 選取2012年1月-2015年2月本院收治的經關節鏡檢查確診為膝骨性關節炎患者80例，軟骨的病變程度為Ⅰ～Ⅳ度，其中Ⅰ度23例，Ⅱ度24例，Ⅲ度18例，Ⅳ度15例；男42例，女38例；年齡45～70歲，平均（55.30±6.60）歲。排除標準：（1）存在心肝腎功能不全者；（2）神志不清，無法配合研究工作者；（3）兩周內已經接受過關節腔內藥物注射，應用非甾體或其他激素類藥物治療者；（4）有全身嚴重感染者。所有患者均簽署知情同意書，且本研究已獲得倫理學委員會批準。

1.2方法 經關節鏡檢查確診為膝骨性關節炎的80例患者均給予關節鏡下清理術治療后，再給予玻璃酸鈉和雙醋瑞因治療。（1）關節鏡下清理術：患者取仰臥位，并采用硬膜外麻醉法進行麻醉，首先進行膝關節的常規檢查，并結合病史，記錄膝關節部位的軟骨剝脫情況以及滑膜增生的情況等。然后在關節鏡下，用大量生理鹽水進行術中灌注沖洗工作，去除增生肥厚的滑膜和游離體，清除有脫落風險的骨贅和關節內游離的極不穩定的軟骨碎片，修整半月板，松解外側狹窄的髕支持帶，清理軟骨內側的增生性滑膜，并對暴露處行微骨折術。術后對患肢進行加壓包扎，術畢；（2）關節鏡下清理術后，給予玻璃酸鈉2 mL（20 mg，華熙福瑞達生物醫藥有限公司，批準文號：國藥準字H20113379）關節腔內注射，1 次/周，共5周；雙醋瑞因（50 mg，昆明積大制藥有限公司，批準文號：國藥準字J20060018）口服，2 次/d，共12周；（3）TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量的測定：治療前后對所有患者進行關節液的抽取，并采用ELISA雙抗體夾心法對關節液中的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量進行測定，ELISA試劑盒產自美國R&D System公司。試驗的主要儀器設備為酶標儀（美國Hyperion MRIII型）。

1.3評價指標 Shahariarre評分標準：優：疼痛完全消失，腫脹消退，關節功能正常；良：疼痛和腫脹明顯減輕，無壓痛，關節功能基本正常；差：疼痛和腫脹及關節功能無改善或更差［8］。根據Shahariarre評分標準，將患者分為預后良好組和預后不良組，預后良好組為優和良的患者，預后不良組為Shahariarre評分差的患者。

1.4統計學處理 使用SPSS 16.0軟件對所得數據進行統計學分析，計量資料以（±s）表示，多樣本均數比較采用單因素方差分析，兩樣本均數比較采用t檢驗，TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9與病變程度的相關性采用Spearman相關的統計分析，用ROC曲線對TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9與患者預后的敏感性和特異性進行分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1治療前不同病變程度的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比較 隨著病變程度的加重，關節液中的TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量亦隨之增高，比較差異均有統計學意義（P＜0.01），見表1。

2.2不同預后組之間TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比較 預后良好組TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9的含量明顯低于預后不良組，比較差異均有統計學意義（P＜0.01），見表2。

表1　治療前不同病變程度的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比較（±s）

表1　治療前不同病變程度的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比較（±s）

病變程度分級　TNF-α（pg/mL）　IL-1（μg/L）　MMP-3（μg/L）　MMP-9（μg/L）Ⅰ度（n=23）　22.23±6.25　38.10±8.56　1234.22±126.01　228.26±33.50Ⅱ度（n=24）　 44.25±19.56　78.26±13.50　2372.28±425.80　286.90±35.02Ⅲ度（n=18）　 76.62±22.08　142.55±25.68　3189.90±428.90　359.70±42.92Ⅳ度（n=15）　106.30±6.86　215.00±26.80　5233.01±535.29　636.20±56.26 F值　20.06　27.20　17.49　25.66 P值　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01

表2　不同預后組之間TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比較（±s）

表2　不同預后組之間TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比較（±s）

組別　TNF-α（pg/mL）　IL-1（μg/L）　MMP-3（μg/L）　MMP-9（μg/L）預后良好組（n=66）　16.00±6.30　31.60±8.90　850.40±109.20　189.35±27.60預后不良組（n=14）　74.20±23.50　140.00±24.90　2980.95±520.66　357.80±43.70 t值　17.6830　28.3098　30.8414　18.5437 P值　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01

2.3TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9與病變程度的Spearman相關性分析 經等級相關分析，膝骨性關節炎患者中的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平與病變程度均呈正相關（r=0.820、0.850、0.802、0.638，P＜0.01）。

2.4TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9對 預 后的敏感性和特異性比較 根據TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9對預后的敏感性和特異性，作出TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9各指標的ROC曲線圖，見圖1。IL-1的敏感度為94.00%，特異度為64.00%；TNF-α的敏感度為87.00%，特異度為56.00%；MMP-3的敏感度為79.00%，特異度為42.00%；MMP-9的敏感度為70.00%，特異度為 38.00%。TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量的ROC曲線下面積分別為0.880、0.895、0.752、0.720。

圖1　TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的ROC曲線

3　討論

膝骨性關節炎是中老年患者的常見病，病理表現為：軟骨的降解和骨贅的形成［9-10］。國內學者研究亦表明，基質金屬蛋白酶（MMPS）中的MMP-3 和MMP-9能破壞軟骨，使軟骨發生不可逆性的改變［11-12］。大量資料研究證實：IL-1對膝骨性關節炎患者的影響是全方面的，通過干擾軟骨細胞的代謝，抑制其增殖，促進其變性，加速膝骨性關節炎的病變進程。同時，IL-1亦能激活MMPS，增強MMPS對關節軟骨的降解作用，加速對軟骨的破壞［13-15］。TNF-α與膝骨性關節炎的發生發展密切相關，能有效降低軟骨細胞及軟骨膠原的合成，加速軟骨的降解［16-17］。故TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9與膝骨性關節炎的病變程度密切相關［18-20］。但臨床上對TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9與膝骨性關節炎預后關系的研究甚少［21-22］，故本研究通過檢測治療前后患者的TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9，并作其與病變程度及預后情況的相關分析，旨在探討TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9與膝骨性關節炎病變程度的相關性及其對患者預后判斷的價值。

本研究結果顯示：隨著病變程度的加重，關節液中的TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量亦隨之增高，經等級相關分析，膝骨性關節炎患者中的TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9水平與病變程度均呈正相關。提示TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9水平在膝關節骨性關節炎患者病情的發生發展過程發揮重要的作用，與患者的病變程度密切相關。本研究結果亦顯示：預后良好組TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量明顯低于預后不良組，提示TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9水平可作為反映膝關節骨性關節炎軟骨損傷程度的重要生物學標志物，與預后密切相關，對預后評價具有重要的臨床意義。本研究根據TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9對預后的敏感性和特異性，作出TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9各指標的ROC 曲 線圖。TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含 量的ROC曲線下面積分別為0.880、0.895、0.752、0.720。由圖可見IL-1的敏感度為94.00%，特異度為64.00%；TNF-α的敏感度為87.00%，特異度為56.00%；MMP-3的敏感度為79.00%，特異度為42.00%；MMP-9的敏感度為70.00%，特異度為38.00%。TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量的ROC曲線下面積分別為0.880、0.895、0.752、0.720。提示IL-1、TNF-α、MMP-3、MMP-9對預后的估計準確性、敏感度和特異度比較，IL-1最高，其次為TNF-α，再者為MMP-3，最后為MMP-9。說明TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9與預后密切相關，對預后的估計均具有較高的準確性，IL-1和TNF-α亦可作為膝骨性關節炎較高的預后評估價值。

綜上所述，IL-1對膝骨性關節炎患者的影響是全方面的，能增強MMP-3和MMP-9對軟骨的降解和破壞，TNF-α通過降低軟骨細胞合成，加速軟骨降解，且TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量與病變程度均呈正相關，對預后判斷具有較高的準確性，對預后具有較高的評估價值。

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Value of TNF-α，IL-1 and MMPS Levels in the Evaluation of Prognosis of Patients with K nee Osteoarthritis

HE Qi-rong，LIN Wei-wen.//Medical Innovation of China，2016，13（21）：001-004

Objective：To investigate the relationship between TNF-α，IL-1，MMPs levels and prognosis evaluation value in patients with knee osteoarthritis.Method：From January 2012 to February 2015，80 cases of knee osteoarthritis identified by arthroscopy in our hospital were selected as the research objects，the degree of cartilage lesions including Ⅰ-Ⅳ degree，they were given sodium hyaluronate and diacerein treated after arthroscopic debridement，patients were divided into good prognosis group and poor prognosis group according to the shahariarre scoring criteria，the content of TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 before and after treatment were detected by ELISA method and Spearman correlation analysis were used to detect degree of pathological changes of knee osteoarthritis，the prognostic value of TNF-α，IL-1，MMP-9 and MMP-3 in patients with knee osteoarthritis were evaluated by ROC curve.Result：The content of TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 before treatment was positively correlated with the severity of the lesion（r=0.820，0.850，0.802，0.638，P＜0.01）. TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 levels of good prognosis group were significantly lower than the poor prognosis group，the differences were statistically significant（P＜0.01）.TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 content of the area under the ROC curve were respectively 0.880，0.895，0.752 and 0.720.IL-1 sensitivity was 94.00% and specificity was 64.00%.TNF-α sensitivity was 87.00% and specificity was 56.00%.MMP-3 sensitivity was 79.00% and specificity was 42.00%.MMP-9 sensitivity was 70.00% and specificity was 38.00%.Conclusion：The effect of IL-1 on knee osteoarthritis is the whole，can enhance the degradation and destruction of cartilage in patients with MMP-3 and MMP-9.TNF-α can reduce the synthesis of cartilage cells and accelerate the degradation of cartilage，the content of TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 are positively correlated with the extent of the lesion，have a certain value of assessment for patients with prognosis evaluation.

Knee osteoarthritis； TNF-α； IL-1； Prognosis

10.3969/j.issn.1674-4985.2016.21.001

廣東省佛山市醫學類科技攻關項目（201208293）
①廣東省廉江市人民醫院 廣東 廉江 524400
②廣東省佛山市高明區人民醫院

何啟榮

2016-04-25） （本文編輯：李穎）