可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體對(duì)人工關(guān)節(jié)感染的診斷價(jià)值

劉建 高勇 李紅 方冰

江西萍鄉(xiāng)市第二人民醫(yī)院骨二科（江西萍鄉(xiāng)337000）

據(jù)報(bào)道，假體周圍關(guān)節(jié)感染（periprosthetic joint infection，PJI）已成為髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)成形術(shù)后翻修的最常見原因之一［1］。由于翻修術(shù)中對(duì)于是否發(fā)生感染的治療方式具有較大差異，因此正確診斷PJI具有重要意義。血清學(xué)檢查因其簡便快速的特點(diǎn)而成為PJI篩查的重要手段。目前常用的指標(biāo)為紅細(xì)胞沉降率和C反應(yīng)蛋白（CRP），但易受關(guān)節(jié)外感染和風(fēng)濕免疫系統(tǒng)疾病的影響［2］。此外，有學(xué)者報(bào)道IL-1、IL-6、TNF-α等亦可用于PJI的診斷［3］，但其敏感性、特異性并不理想。因此，針對(duì)可用于PJI診斷的血清標(biāo)志物還需進(jìn)一步探索。可溶性尿激酶纖溶酶原激活受體（soluble urokinase—type plasminogen activator receptor，su-PAR）是細(xì)胞表面尿激酶型纖溶酶原激活物受體的可溶性形式［4］，以往研究證實(shí)其對(duì)肝癌、膀胱移形細(xì)胞癌的診斷及預(yù)后有較好輔助作用。近來，現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，suPAR作為一種新型炎癥標(biāo)記物，可反映機(jī)體免疫系統(tǒng)的活躍程度，與多種炎癥主導(dǎo)疾病相關(guān)。除腫瘤外，suPAR與膿毒癥、血管疾病、腎小球腎炎的關(guān)系在我國已有報(bào)道，但關(guān)于關(guān)節(jié)感染的研究甚少。國外近3年對(duì)于suPAR的研究亦集中在消化疾病、心血管疾病、血液疾病等方面［5］，骨科疾病尚未推進(jìn)。在喻莉等［6］人的文章中提示suPAR與IL-6、TNF-α等細(xì)胞因子間有緊密聯(lián)系，但未明確二者機(jī)制。由此，筆者推測su-PAR對(duì)IL-6、TNF-α相關(guān)疾病-PJI可能具有潛在診斷價(jià)值，因此，本研究預(yù)評(píng)估suPAR對(duì)于PJI的診斷能力，以期作為新的生物標(biāo)志物而應(yīng)用于PJI的早期診斷。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象選取本院2011年9月至2016年11月全髖關(guān)節(jié)或全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)發(fā)生PJI的患者53例，作為感染組，患者年齡47～75歲，平均（60.1±8.6）歲；同時(shí)按1：2選擇醫(yī)院及社區(qū)對(duì)照配比感染組，配比因素為年齡（年齡波動(dòng)＜3歲）、性別及民族。醫(yī)院對(duì)照來自于隨機(jī)抽取的非骨科30例，外科11例，內(nèi)科14例，其余科室共計(jì)5例；社區(qū)對(duì)照組來自于患者居住或者靠近的社區(qū)，提供配比要求由居委會(huì)幫助提供調(diào)查對(duì)象，在所有符合的調(diào)查對(duì)象中根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表選擇30例作為社區(qū)對(duì)照組。對(duì)照組研究對(duì)象年齡48～73歲，平均（59.2±7.7）歲。感染組與所配比的對(duì)照組的研究內(nèi)容一致，包括一般資料記錄及臨床檢測。感染組與兩組對(duì)照組的年齡、性別無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

根據(jù)肌肉與骨骼感染協(xié)會(huì)（Musculoskeleta1 Infection Society，MSIS）制定的 PJI診斷標(biāo)準(zhǔn)：需滿足下列3項(xiàng)中至少1項(xiàng)：（1）存在與假體相通的竇道；（2）兩次關(guān)節(jié)液或組織培養(yǎng)為同一細(xì)菌；（3）下列6項(xiàng)中滿足4項(xiàng)：①紅細(xì)胞沉降率與C反應(yīng)蛋白升高；②關(guān)節(jié)液白細(xì)胞計(jì)數(shù)升高；③關(guān)節(jié)液多形核中性粒細(xì)胞比例升高；④關(guān)節(jié)內(nèi)存在膿液；⑤單次關(guān)節(jié)液或組織標(biāo)本培養(yǎng)陽性；⑥假體周圍組織病理學(xué)分析，5個(gè)高倍視野下（×400）平均中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)＞5個(gè)［10］。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）全髖及全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后需進(jìn)行翻修手術(shù)及術(shù)后懷疑感染的患者；（2）完整的臨床及實(shí)驗(yàn)室資料。排除標(biāo)準(zhǔn)：存在其他身體部位感染病灶。所有受試者均簽署了書面知情同意書。本研究方案經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 suPAR及炎癥標(biāo)志物的檢測雙抗體夾心法檢測患者血清suPAR濃度，使用丹麥ViroGates公司的suPARNOSTIC標(biāo)準(zhǔn)試劑盒，嚴(yán)格按說明書操作。免疫比濁法檢測CRP，使用美國Olympus自動(dòng)生化分析儀。IL-1、IL-6、TNF-α和IL-12采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測，使用美國R&D System公司的ELISA試劑盒，嚴(yán)格按說明書操作。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析SPSS 19.0處理數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的連續(xù)性變量以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析suPAR及IL-12在感染組和對(duì)照組之間的差異，相關(guān)性分析比較suPAR與血清中多種炎癥及感染標(biāo)志物之間的關(guān)系。同時(shí)，繪制上述指標(biāo)的ROC曲線，計(jì)算各指標(biāo)的AUC。

2 結(jié)果

2.1 血清suPAR水平在PJI患者及對(duì)照組中的比較PJI患者及對(duì)照組的血清suPAR濃度如圖1所示。在對(duì)照組中，血清suPAR水平較低，均值為（1.76±0.11）ng/mL。而在感染組中，血清suPAR水平顯著升高，達(dá)到（6.70±0.24）ng/mL，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

圖1 兩組血清suPAR水平的差異分析Fig.1 Differences in serum suPAR levels between two groups

2.2 suPAR與其他炎癥指標(biāo)的診斷價(jià)值比較血清suPAR與CRP、IL-1、IL-6和TNF-α的相關(guān)性分析結(jié)果見圖2。血清suPAR與上述四項(xiàng)指標(biāo)具有顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），其相關(guān)系數(shù)分別為0.752、0.769、0.842和0.760。

2.3 PJI中suPAR與IL-12的關(guān)系見圖3，與對(duì)照組（23.57±3.16）pg/mL相比，PJI患者血清IL-12水平顯著增加，均值達(dá)（41.99±4.02）pg/mL，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。此外，IL-12也表現(xiàn)出與血清suPAR顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.767（圖4）。

2.4 suPAR在PJI中的診斷價(jià)值suPAR與目前用于PJI診斷的炎癥標(biāo)志物（CRP和IL-6）的ROC曲線圖見圖5。suPAR、IL-6和CRP在PJI診斷中的AUC分別為0.888、0.763和0.834。分析上述3指標(biāo)的AUC，假設(shè)檢驗(yàn)以分析。除CRP與suPAR的AUC差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，其余指標(biāo)的AUC間并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

圖2 血清suPAR與CRP、IL-1、IL-6及TNF-α的相關(guān)性分析Fig.2 Correlation analysis of serum suPAR and CRP,IL-1,IL-6 and TNF-α

圖3 兩組IL-12水平的差異分析Fig.3 Differences in IL-12 levels between two groups

圖4 血清suPAR與IL-12的相關(guān)性分析Fig.4 Correlation analysis of serum suPAR and IL-12

3 討論

圖5 suPAR、IL-6及CRP診斷PJI的ROC曲線Fig.5 ROC curves for diagnosing PJI by suPAR,IL-6 and CRP

PJI是全關(guān)節(jié)置換術(shù)后最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，與無菌性松動(dòng)一起成為人工關(guān)節(jié)翻修最常見的原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人工髖關(guān)節(jié)的感染率為0.3%～1.7%，人工膝關(guān)節(jié)的感染率為0.8%～1.9%［7］。而對(duì)于翻修患者，PJI的正確診斷對(duì)治療方法的選擇至關(guān)重要。盡管近年來各專業(yè)協(xié)會(huì)均發(fā)布了各自的PJI診斷指南，但目前尚無單一的手段可以確診PJI。因此，PJI的診斷通常需根據(jù)一系列的輔助檢查進(jìn)行綜合判斷。由于方法簡單易行，血清學(xué)檢測成為PJI篩查的重要手段。MSIS等［8］指南均指出，ESR＞30 mm/1 h和CRP＞10 mg/L提示假體周圍感染的可能，但這2個(gè)指標(biāo)易受關(guān)節(jié)外感染和風(fēng)濕免疫系統(tǒng)疾病的影響。而ELGEIDI等［9］指出血清IL-6＞10.4 pg/mL診斷PJI的敏感度達(dá)100%、特異度達(dá)90.9%，可用于術(shù)后早期檢測感染。此外，IL-1、TNF-α等在PJI診斷中的應(yīng)用已有一些報(bào)道，但尚未發(fā)現(xiàn)有較高敏感性和特異性的指標(biāo)。因此，我們?nèi)孕柽M(jìn)一步探索可用于PJI診斷的血清標(biāo)志物。

suPAR是細(xì)胞表面uPAR的可溶性形式，在細(xì)胞黏附、趨化等多種免疫功能中發(fā)揮重要作用［10］。有報(bào)道［11］顯示，血清suPAR水平在多種炎癥性疾病中均有升高，但在PJI中的濃度則鮮有報(bào)道。本研究檢測了PJI患者以及未發(fā)生感染的全髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者血清suPAR水平。PJI患者的均值高于對(duì)照組。提示血清suPAR水平可能是全髖/膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后發(fā)生PJI較好的診斷指標(biāo)。近來有文獻(xiàn)指出，suPAR的血漿濃度與其他炎癥標(biāo)志物（CRP和TNF-α等）密切相關(guān)，可用于全身炎癥反應(yīng)綜合征、組織損傷及自身免疫性疾病的診斷與病情評(píng)估［12］。因此，我們分析了su-PAR與典型的炎癥標(biāo)志物（CRP）及主要的炎癥細(xì)胞因子（IL-1、IL-6和TNF-α）的相關(guān)性，suPAR與CRP和IL-6具有良好的正相關(guān)關(guān)系，提示這一指標(biāo)或可用于PJI的診斷。

以上研究表明血清suPAR水平在PJI患者中顯著增高，且與炎癥常用指標(biāo)具有良好的相關(guān)性，但是suPAR是否在PJI的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用尚未清楚。有報(bào)道顯示PJI中IL-12發(fā)揮重要作用，其能夠招募骨髓衍生抑制細(xì)胞并有助于細(xì)菌生存，從而促進(jìn)抗炎生物膜的形成［13］。為了證實(shí)su-PAR在PJI中的作用，我們?cè)噲D探索suPAR與IL-12的關(guān)系。為此，我們檢測了兩組患者血清IL-12的水平，并比較了suPAR與IL-12的相關(guān)性。結(jié)果顯示，PJI患者血清IL-12的濃度高于未感染對(duì)照組。并且，IL-12與suPAR具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，這一結(jié)果表明suPAR可能在PJI的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。同時(shí)，這也進(jìn)一步證明了suPAR可用于PJI的診斷。

為了探索suPAR對(duì)于PJI的診斷價(jià)值，我們繪制了ROC曲線圖。由于目前臨床上敗血癥等感染性疾病的常規(guī)診斷及臨床檢測中均使用CRP這一指標(biāo)，因此，我們同時(shí)繪制了CRP診斷PJI的ROC曲線圖。此外，IL-6是目前在假體周圍感染診斷領(lǐng)域較受關(guān)注的血清標(biāo)志物，一些研究已證實(shí)其具有良好的敏感性和特異性［14］。故而，我們將IL-6的ROC曲線與前兩者進(jìn)行比較。我們發(fā)現(xiàn)CRP在PJI的診斷中并沒有達(dá)到有效的AUC，而IL-6的AUC雖比CRP高，但也沒有達(dá)到理想的診斷價(jià)值。相反，suPAR的AUC較為理想，且顯著高于前兩者。這一結(jié)果表明血清suPAR水平可作為PJI診斷的有效指標(biāo)。PJI目前仍缺乏診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，而本研究為國內(nèi)首次將suPAR應(yīng)用于PJI診斷的試驗(yàn)，并將血清suPAR與其他炎癥標(biāo)志物及細(xì)胞因子相聯(lián)系，比較了suPAR、CRP和IL-6等標(biāo)志物對(duì)PJI的診斷價(jià)值。本研究仍存在某些不足，如研究對(duì)象較少、未能獲得明確的臨界值等等，但證實(shí)了suPAR在PJI中的診斷潛能及其與CRP等的相關(guān)性，有助于改進(jìn)PJI的臨床診斷方法。

綜上分析，血清suPAR在PJI的診斷中具有較高的診斷價(jià)值，可作為PJI的一項(xiàng)潛在診斷指標(biāo)。

［1］姬林松，李彥林，黃贊，等.膝關(guān)節(jié)PS型固定與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)假體對(duì)髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力的影響［J］.實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2017，33（6）：898-901.

［2］PEREZ-PRIETO D，PORTILLO M E，PUIG-VERDIE L，et al.C-reactive protein may misdiagnose prosthetic joint infections，particularly chronic and low-grade infections［J］.Int Orthop，2017，41（7）：1315-1319.

［3］GALLIERA E，DRAGO L，VASSENA C，et al.Toll-like receptor 2 in serum：a potential diagnostic marker of prosthetic joint infection？［J］.J Clin Microbiol，2014，52（2）：620-623.

［4］SCHULZ C A，PERSSON M，CHRISTENSSON A，et al.Soluble urokinase-type plasminogen activator receptor（suPAR）and impaired kidney function in the population-based malmo diet and cancer study［J］.Kidney Int Rep，2017，2（2）：239-247.

［5］KOLLER L，STOJKOVIC S，RICHTER B，et al.Soluble urokinase-type plasminogen activator receptor improves risk prediction in patients with chronic heart failure［J］.JACC Heart Fail，2017，5（4）：268-277.

［6］喻莉，龍鼎，武曉靈，等.全身炎癥反應(yīng)綜合征中血漿尿激酶型纖溶酶原激活物及其受體的表達(dá)［J］.中華急診醫(yī)學(xué)雜志，2011，20（10）：1079-1083.

［7］GUTHOFF M，WAGNER R，RANDRIANARISOA E，et al.Soluble urokinase receptor（suPAR）predicts microalbuminuria in patients at risk for type 2 diabetes mellitus［J］.Sci Rep，2017，16（7）：40627.

［8］HUANG J，LIU G，ZHANG Y M，et al.Urinary soluble urokinase receptor levels are elevated and pathogenic in patients with primary focal segmental glomerulosclerosis ［J］.BMC Med，2014，12：81.

［9］PARVIZI J.New definition for periprosthetic joint infection［J］.Am J Orthop（Belle Mead NJ），2011，40（12）：614-615.

［10］TOGNOLI E，LUIGI GIUSEPPE LEONI M，MORELLI D，et al.Serum soluble urokinase-type plasminogen activator receptor as a serum marker of inflammatory response that leads to tissue damage and surgical complication［J］.Wound Repair Regen，2016，24（6）：1036-1040.

［11］LI F，ZHENG C，ZHONG Y，et al.Relationship between serum soluble urokinase plasminogen activator receptor level and steroid responsiveness in FSGS［J］.Clin J Am Soc Nephrol，2014，9（11）：1903-1911.

［12］HEIM C E，VIDLAK D，SCHERR T D，et al.IL-12 promotes myeloid-derived suppressor cell recruitment and bacterial persistence during Staphylococcus aureus orthopedic implant infection［J］.J Immunol，2015，194（8）：3861-3872.

［13］LANGKILDE A，JAKOBSEN T L，BANDHOLM T Q，et al.Inflammation and post-operative recovery in patients undergoing total knee arthroplasty-secondary analysis of a randomized controlled trial［J］.Osteoarthritis Cartilage，2017，25（8）：1265-1273.

［14］SIRINOGLU M，SOYSAL A，KARAASLAN A，et al.The diagnostic value of soluble urokinase plasminogen activator receptor（suPAR）compared to C-reactive protein（CRP）and procalcitonin（PCT）in children with systemic inflammatory response syndrome（SIRS）［J］.J Infect Chemother，2017，23（1）：17-22.