IL-3、IL-6、TNF-α在關節鏡下膝關節外側支持帶松解術前后水平的變化及其預后預測價值

王少俊　王秀會　付備剛　周小小　王明輝

[摘要] 目的 分析關節鏡下膝關節外側支持帶松解術前后白細胞介素（IL）-3、IL-6、腫瘤壞死因子α（TNF-α）水平變化及其對患者預后的預測價值。 方法 回顧性分析2016年8月—2018年8月上海浦東新區周浦醫院行關節鏡下膝關節外側支持帶松解術的膝關節骨性關節炎（KOA）患者123例的臨床資料，比較術前、術后14 d患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平。術后對患者隨訪1年，根據患者預后情況將其分為預后不良組（30例）和預后良好組（93例）。比較兩組術前一般臨床資料及血清IL-3、IL-6、TNF-α水平，采用logistic回歸分析法分析導致預后不良的危險因素;繪制受試者工作特征曲線（ROC）分析危險因素對預后不良的預測價值。 結果 術后14 d患者IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于術前，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。兩組性別、體重指數、家族史、病程、高血壓、糖尿病、軟骨損傷、韌帶損傷、游離體、術前VAS評分比較差異無統計學意義（均P > 0.05）;預后不良組年齡大于預后良好組，受累間室個數多于預后良好組，術前Kellgren-Lawrence>2級占比及術前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于預后良好組，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。經logistic回歸分析，年齡、受累間室個數、術前Kellgren-Lawrence>2級，術前血清IL-3、IL-6、TNF-α均為導致預后不良的危險因素（P < 0.05）。ROC結果提示，IL-3、IL-6、TNF-α對預后不良的最佳截斷值分別為248.35 pg/mL、174.61 pg/mL、1.96 ng/mL，AUC分別為0.752、0.774、0.704。 結論 關節鏡下膝關節外側支持帶松解術后KOA患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平上升，且三者術前血清水平對該病預后預測具有一定價值。

[關鍵詞] 白細胞介素-3;白細胞介素-6;腫瘤壞死因子α;關節鏡下膝關節外側支持帶松解術;預后預測

[中圖分類號] R684.3 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1673-7210（2020）08（c）-0084-05

Changes of IL-3， IL-6 and TNF-α levels before and after arthroscopic knee joint lateral support belt release and their prognostic value

WANG Shaojun ? WANG Xiuhui ? FU Beigang ? ZHOU Xiaoxiao ? WANG Minghui

Department of Orthopedics， the Affiliated Zhoupu Hospital of Shanghai University of Medicine & Health Sciences， Shanghai ? 201318， China

[Abstract] Objective To analyze the changes of interleukin-3 （IL-3）， IL-6 and tumor necrosis factor α （TNF-α） levels before and after arthroscopic knee joint lateral support belt release and their value in predicting the prognosis of patients. Methods Retrospective analysis was performed on the clinical data of 123 patients with knee osteoarthritis （KOA） who underwent arthroscopic knee joint lateral support belt release in the Affiliated Zhoupu Hospital of Shanghai University of Medicine & Health Sciences from August 2016 to August 2018. Serum levels of IL-3， IL-6 and TNF-α were compared before and 14 days after surgery. Patients were followed up for one year after surgery and divided into poor prognosis group （30 cases） and good prognosis group（93 cases） according to their prognosis. The preoperative general clinical data and serum levels of IL-3， IL-6 and TNF-α were compared between the two groups， and the risk factors leading to poor prognosis were analyzed by logistic regression analysis. The receiver operating characteristic curve （ROC） was drawn to analyze the predictive value of risk factors for poor prognosis. Results The levels of IL-3， IL-6， and TNF-α were higher in the 14 days after surgery than before and the differences were statistically significant （all P < 0.05）. There was no significant difference in gender， body mass index， family history， course of disease， hypertension， diabetes， cartilage injury， ligament injury， free body and preoperative VAS score between the two groups （all P > 0.05）. The age of the poor prognosis group was older than that of the good prognosis group， the number of affected compartments was more than that of the good prognosis group， the preoperative Kellgren-Lawrence> 2 grade ratio and preoperative serum IL-3， IL-6 and TNF-α levels were higher than those of the good prognosis group， and the differences were statistically significant （all P < 0.05）. Logistic regression analysis showed that age， number of affected compartments， preoperative Kellgren-Lawrence> 2 grade， preoperative serum IL-3， IL-6 and TNF-α levels were all risk factors leading to poor prognosis （P < 0.05）. ROC results indicated that the optimal cutoff value for IL-3， IL-6 and TNF-α for poor prognosis were 248.35 pg/mL， 174.61 pg/mL and 1.96 ng/mL， and the AUC was 0.752， 0.774 and 0.704， respectively. Conclusion The levels of serum IL-3， IL-6 and TNF-α increase in KOA patients after arthroscopic knee joint lateral support belt release， and the preoperative serum levels of these three factors have certain value in predicting the prognosis of the disease.

[Key words] Interleukin-3; Interleukin-6; Tumor necrosis factor-α; Arthroscopic knee lateral support belt release; Prognosis prediction

膝關節骨性關節炎（knee osteoarthritis，KOA）為中老年常見慢性關節病[1]，以關節腫大、僵硬、疼痛、活動受限等為主要癥狀[2]，嚴重降低患者生存質量。關節鏡下膝關節外側支持帶松解術可有效減少KOA患者關節面軟骨損傷，緩解疼痛，且創傷小、恢復速度快。但近年來研究顯示該手術預后效果不一[3-4]，且尚缺少準確、可靠的實驗室預測指標。白細胞介素（interleukin，IL）-3（IL-3）、IL-6、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）均為常見的炎癥因子，已被國內外研究證實參與KOA發病過程[5-6]，并與病情嚴重程度相關，但當前關于三者在該病手術前后水平及對預后評估的作用研究尚少。鑒于此，本研究對123例行關節鏡下膝關節外側支持帶松解術的KOA患者的臨床資料進行分析，研究手術前后IL-3、IL-6、TNF-α水平的變化及對患者預后的預測價值。詳述如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2016年8月—2018年8月在上海浦東新區周浦醫院行關節鏡下膝關節外側支持帶松解術的123例KOA患者的臨床資料，其中男49例，女74例;年齡42～76歲，平均（55.49±5.23）歲;體重指數（body mass index，BMI）19.85～27.65 kg/m2，平均（23.16±1.70）kg/m2;病程8個月～16年，平均（8.02±0.94）年;術前Kellgren-Lawrence分級2級41例，3級62例，4級20例;合并高血壓29例，合并糖尿病29例。本研究經醫院醫學倫理委員會批準進行。

1.2 納入及排除標準

納入標準：①患者均符合《骨關節炎診斷及治療指南》[7]中KOA診斷標準，就診前30 d膝關節疼痛超過14 d，經X線片檢查證實;②Kellgren-Lawrence分級2～4級;③符合關節鏡下膝關節外側支持帶松解術手術指征;④完成術后1年隨訪。

排除標準：①伴有心腦血管疾病、免疫系統疾病、血液系統疾病、惡性腫瘤，肝、腎等主要器官功能異常者;②關節間隙嚴重狹窄，形成大量骨贅，及骨性強直者;③伴有明顯膝蓋外翻畸形者;④患肢神經、血管損傷者;⑤膝關節手術史者;⑥精神異常者;⑦臨床資料缺失者。

1.3 方法

1.3.1 IL-3、IL-6、TNF-α檢測 ?患者入院后24 h內收集其空腹狀態下5 mL靜脈血，靜置分層后，在高速離心機下（離心半徑為10 cm），以3000 r/min離心5 min后收集血清，采用酶聯免疫吸附試驗（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）試劑盒檢測血清IL-3、IL-6、TNF-α水平，嚴格按照試劑盒說明書步驟操作，采用酶標儀測定吸光光度值，根據標準曲線計算樣本濃度。

1.3.2 預后判斷方式 ?關節鏡下膝關節外側支持帶松解術后隨訪1年，根據Lysholm膝關節功能評分評價患者預后[8]，包括跛行（5分）、支撐（5分）、交鎖（15分）、不穩定（25分）、疼痛（25分）、腫脹（10分）、爬樓梯（10分）、下蹲（5分）8個條目，分數0～100分，評分≥70分為預后良好，<70分為預后不良。

1.3.3 臨床資料調查 ?術前、術后14 d，比較患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平。根據術后1年預后情況將患者分為預后不良組、預后良好組。對兩組臨床資料進行收集，包括年齡、性別、BMI、家族史、病程、高血壓、糖尿病、軟骨損傷、韌帶損傷、游離體、受累間室個數、術前疼痛視覺模擬評分（visual analogue score，VAS）、術前Kellgren-Lawrence>2級，術前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平。

1.4 統計學方法

采用SPSS 26.0對所得數據進行統計學分析，計量資料采用均數±標準差（x±s）表示，兩組比較采用獨立樣本t檢驗，多組比較采用單因素方差分析;進一步兩兩比較采用SNK-q檢驗。計數資料采用例數或百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。經logistic回歸分析法計算導致KOA患者預后不良的危險因素比值比（odd ratio，OR）及95%置信區間（confidence interval，CI）。建立受試者工作特征曲線（receiver operating curve，ROC）分析危險因素對KOA患者預后不良的預測價值。以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 術前、術后14 d患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平比較

術后14 d患者IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于術前，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。見表1。

2.2 患者預后情況

術后隨訪1年，123例KOA患者中Lysholm膝關節功能評分<70分的為30例，占比為24.39%，作為預后不良組;Lysholm膝關節功能評分≥70分的為93例，占比為75.61%，作為預后良好組。

2.3 KOA患者預后影響因素的單因素分析

兩組性別、BMI、家族史、病程、高血壓、糖尿病、軟骨損傷、韌帶損傷、游離體、術前VAS評分比較差異無統計學意義（P > 0.05）;預后不良組年齡大于預后良好組，受累間室個數多于預后良好組，術前Kellgren-Lawrence>2級占比及術前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于預后良好組，差異均有統計學意義（均P < 0.05）。見表2。

2.4 logistic回歸分析法分析導致預后不良的危險因素

對上述可能導致預后不良的因素進行賦值，以之為自變量，以預后是否不良（否=0、是=1）為因變量進行logistic回歸分析。見表3。經logistic回歸分析，年齡、受累間室個數、術前Kellgren-Lawrence>2級，術前血清IL-3、IL-6、TNF-α均為導致預后不良的危險因素（P < 0.05）。見表4。

2.5 IL-3、IL-6、TNF-α對預后不良的預測價值分析

ROC結果顯示，IL-3、IL-6、TNF-α對預后不良的最佳截斷值分別為248.35 pg/mL、174.61 pg/mL、1.96 ng/mL，AUC分別為0.752、0.774、0.704。見表5、圖1。

3 討論

KOA誘因多種多樣，肥胖、家族史、居住環境、關節外傷史、高強度運動等均為其發生的危險因素[9-10]。該病以關節周圍骨質增生、關節軟骨退行性變為典型病理改變，若延誤治療，患者將面臨著較高的殘疾風險。目前臨床上并未闡明KOA發病機制，近年來有報道指出其與炎癥、機械力學作用等相關[11]，其中炎癥相關機制被廣泛認可。另有研究顯示[12-13]，對KOA患者采取對癥藥物治療后，IL-3、IL-6、TNF-α等炎癥因子水平顯著降低，因此提示可通過分析血清炎癥因子水平為預后評估提供參考依據。

手術創傷及術后疼痛均可引發全身應激反應，已有動物研究證實應激狀態下機體免疫反應可發生雙向變化[14-15]，一方面刺激免疫及神經內分泌系統，增強血管內皮細胞及中性粒細胞活性，炎癥因子與氧自由基、細胞毒性物質分泌量增加，表現為過度炎癥反應，另一方面可激活血清免疫抑制細胞，導致吞噬細胞趨化，降低其殺菌能力，進而影響細胞免疫功能。本研究發現，KOA患者關節鏡下膝關節外側支持帶松解術后血清IL-3、IL-6、TNF-α水平升高，且隨著時間的延長呈降低趨勢。IL-3生物學作用多樣，可誘導B細胞增殖、分化，促使其分泌免疫球蛋白，增強細胞免疫功能以適應創傷、手術等應激事件所致的機體內環境變化。IL-6、TNF-α是常見細胞炎癥因子，廣泛參與應激病理與生理過程，手術侵入性操作可致其分泌量增加，且其濃度與手術時間、組織損傷程度等密切相關[16-18]。隨著術后恢復期的延長，機體應激反應逐漸減弱，炎癥程度降低，細胞免疫功能增強，IL-3、IL-6、TNF-α分泌量逐漸減少，與楊禮慶等[17]關于KOA全膝關節置換術后炎癥因子水平變化的趨勢研究結果相似。

此外，本研究提示，相較于預后良好組，預后不良組年齡更大，受累間室個數更多，術前Kellgren-Lawrence>2級占比及術前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平更高，經logistic回歸分析證實均是導致預后不良的危險因素，且ROC曲線顯示術前血清IL-3、IL-6、TNF-α在預測KOA患者預后時具有較高的價值。IL-3可誘導機體特異性、非特異性免疫功能，沈燕等[18]通過對CIK細胞轉染IL-3-PE38KDEL，結果顯示對HL60細胞體內外殺傷作用均顯著增強，提示IL-3具有免疫促進作用。KOA后機體炎癥反應加劇，TH細胞、肥大細胞及NK細胞被激活，IL-3合成、釋放量增加，嗜酸性粒細胞活性及其吞噬作用增強，嗜堿性粒細胞組織胺顆粒分泌增多，激發免疫系統功能，拮抗KOA所致炎癥反應。故KOA患者IL-3水平越高，提示機體受炎癥刺激越強，病情越嚴重，預后越差。IL-6異常升高可導致KOA軟骨基質降解破壞加劇，抑制軟骨細胞的修復，增強軟骨通透性[19-20];加重局部炎癥程度與炎癥細胞浸潤，促使破骨細胞OCL生成，破壞軟骨吸收、降解，導致成纖維細胞增生[21-23]。TNF-α對IL-6、前列腺素類及基質金屬蛋白酶等的生成具有誘導作用，且可抑制蛋白聚糖合成，在KOA基質降解、骨破壞中起關鍵作用。另有研究認為[24-26]，TNF-α可上調軟骨細胞中MMP-3表達，增強其活性，加重軟骨損傷，并對滑膜成纖維細胞增生具有促進作用，導致軟骨降解速度加快。因此，IL-6、TNF-α異常高水平預示軟骨損傷嚴重，增加KOA預后不良風險。

綜上所述，KOA患者關節鏡下膝關節外側支持帶松解術后血清IL-3、IL-6、TNF-α水平升高，且三者術前血清水平對KOA預后具有一定的預測價值，提示臨床應加強對其水平的檢測，并實施針對性處理，以期改善患者預后。

[參考文獻]

[1] ?王斌，邢丹，董圣杰，等.中國膝骨關節炎流行病學和疾病負擔的系統評價[J].中國循證醫學雜志，2018，18（2）：134-142.

[2] ?Lespasio MJ，Piuzzi NS，Husni ME，et al. Knee Osteoarthritis：A Primer [J]. Perm J，2017，21：16-183.

[3] ?張建兵，陳百成，王飛，等.脛骨高位截骨聯合膝關節鏡下外側支持帶松解及清理術的臨床療效評價[J].中國骨與關節損傷雜志，2009，24（7）：595-597.

[4] ?薛浩，劉巖，冉博，等.膝關節骨性關節炎治療現狀[J].醫學綜述，2018，24（2）：321-325，330.

[5] ?周正凱，雷文學，劉道德.關節清理術結合外側支持帶松解治療膝關節骨關節炎[J].臨床骨科雜志，2007，10（5）：450-451.

[6] ?朱瑜琪，王智耀，張帥，等.細胞因子與膝骨關節炎關節軟骨損傷的修復[J].中國組織工程研究，2017，21（36）：5873-5878.

[7] ?中華醫學會風濕病學分會.骨關節炎診斷及治療指南[J].中華風濕病學雜志，2010，14（6）：416-419.

[8] ?夏磊，張旭輝，代瑞，等.髕骨內外側軟組織平衡技術治療髕骨外側高壓癥[J].中國骨與關節損傷雜志，2018，33（10）：1071-1072.

[9] ?任燕，石婭婭，譚波，等.中國人群膝骨關節炎危險因素的Meta分析[J].現代預防醫學，2015，42（12）：2282-2284， 2292.

[10] ?王恒俊，吳世棟，董占引.關節鏡下髕外側支持帶松解配合術后電刺激治療髕外側高壓綜合征的療效觀察[J].中華骨與關節外科雜志，2018，11（12）：918-921.

[11] ?Nazari G. Knee osteoarthritis [J]. J Physiother，2017，63（3）：188-188.

[12] ?陳伶，曾勇，蔣華，等.鹽酸氨基葡萄糖對膝關節骨性關節炎患者血清IL-1β、IL-6、TNF-α的影響[J].西部醫學，2017，29（8）：1101-1105.

[13] ?王恒俊，吳世棟，董占引.髕外側支持帶松解術治療髕骨外側高壓綜合征87例報告[J].中國骨與關節雜志，2018，7（12）：896-900.

[14] ?王恒俊，張曉.關節鏡下內側髕股韌帶重建和外側支持帶松解治療復發性髕骨脫位臨床研究[J].解放軍預防醫學雜志，2019，37（10）：70-71.

[15] ?王垚，郁冰，張序，等.關節鏡輔助支持帶松解術治療髕骨外側擠壓綜合征的臨床效果[J].中國煤炭工業醫學雜志，2016，19（7）：976-978.

[16] ?趙曉林，吳亞鵬，王達義，等.膝關節骨性關節炎全膝關節置換術后中醫證型變化及對血清TNF-α、hs-CRP、IL-6和IL-1β水平的影響[J].四川中醫，2017，36（9）：36-38.

[17] ?楊禮慶，張敏健，劉九龍，等.膝關節骨關節炎全膝關節置換術后皮溫變化與炎癥反應的觀察[J].中國醫科大學學報，2017，46（7）：664-667.

[18] ?沈燕，程詩迪，張萍，等.IL-3-PE38KDEL轉染CIK細胞對HL60細胞體內外殺傷作用的實驗研究[J].檢驗醫學與臨床，2017，14（18）：2667-2669，2672.

[19] ?王永祥，齊巖松，王曉娜，等.關節鏡下膝關節內側髕股韌帶修復聯合髕骨外側支持帶松解術治療青少年急性髕骨脫位[J].中國微創外科雜志，2019，19（9）：812-816.

[20] ?趙傳喜，曾明珠，曾子全，等.髕骨縮小聯合外側支持帶松解對膝關節置換術的療效影響[J].中華關節外科雜志：電子版，2019，13（2）：168-172，241.

[21] ?胡永超，郭永智.關節鏡下髕骨外側支持帶松解內側髕股韌帶緊縮縫合術治療髕股關節炎[J].中國矯形外科雜志，2018，26（9）：810-814.

[22] ?杜根來，李曉娜，陳維毅，等.TNF-α和機械牽拉對圓錐角膜成纖維細胞MMP/TIMP及IL-6表達的影響[J].太原理工大學學報，2017，48（6）：1007-1013.

[23] ?朱永良，李煜明，顏超，等.外側支持帶松解對人工全膝關節置換術后膝前痛的影響[J].中國修復重建外科雜志，2017，31（5）：541-546.

[24] ?姚自紅，王福科，吳志雄，等.關節鏡下五聯手術治療髕股關節外側高壓綜合征[J].昆明醫科大學學報，2020， 41（5）：120-124.

[25] ?王軍，張育民，宋偉，等.骨關節炎軟骨組織中SIRT2表達量與炎性反應、骨質破壞的相關性研究[J].疑難病雜志，2018，17（8）：813-816.

[26] ?顧新豐，鄭昱新，錢齊榮.全膝關節置換術治療膝骨關節炎合并固定性髕骨脫位[J].臨床骨科雜志，2020，23（2）：262-264.

（收稿日期：2020-05-10）

[基金項目] 上海市浦東新區衛生健康委員會臨床特色學科建設項目（PWYts2018-02）;上海市醫學重點?？瀑Y助項目（ZK2019B05）。

[作者簡介] 王少?。?982.3-），男，博士;研究方向：創傷及脊柱外科。