血清相關炎癥因子表達水平與老年膝關節骨性關節炎病情嚴重程度的相關性*

姚力偀 唐潔 鄭潔 吳泳華 胡冬 陳剛

(綿陽市中心醫院檢驗科,四川 綿陽 621000)

膝關節骨性關節炎(KOA)是中老年人常見的一種慢性骨關節病，其患病率在60歲以上人群中達50%，75歲以上人群中超過80%[1-2]。隨著老齡化程度加重，KOA患病人群也在增多[2]。臨床常以X片表現作為KOA患者病情嚴重程度的評估依據，但其靈敏度低，受主觀影響因素多且難以標準化。而血清學檢查簡單便捷，客觀靈敏，更有利于臨床診療。KOA作為炎癥性疾病，一系列炎癥反應直接參與其發病過程，引發關節疼痛腫脹等癥狀體征[3]。故評估炎癥因子水平，有利于觀察老年KOA患者病情嚴重程度。目前KOA病理機制仍未被完全闡明，但普遍認為軟骨損傷在KOA發病中具有重要作用[4]?；|金屬蛋白酶及其特異性組織抑制因子、轉化生長因子-β1(TGF-β1)均與關節軟骨的降解和增殖分化密切相關[5]。基于此，本研究選取血清白介素-17(IL-17)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、TGF-β1、基質金屬蛋白酶組織抑制劑-1(TIMP-1)作為觀察指標，評估其與老年KOA患者病情嚴重程度的相關性，以期為臨床診治提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2019年1月～2019年12月我院收治的148例老年KOA患者臨床資料，所有患者均行X線檢查并行KL(kellgren Lawrence)分級，根據分級結果將患者分為輕中度組(KL2～3級)和重度組(KL4級)。納入患者中KL分級：2級者11例、3級者45例、4級者92例。納入標準：①符合KOA診斷標準[6]。②年齡>65歲。③根據影像學檢查，KL分級≥2級。④臨床資料完整者。排除標準：①合并器官功能障礙、心腦血管疾病、內分泌系統嚴重原發疾病者。②類風濕性、痛風性、感染性、創傷性關節炎者。③近期接受關節內藥物注射治療者。

1.2 方法 由研究者及研究小組收集KOA患者一般資料、實驗室檢測結果及X線影像學資料，由1名專業影像學醫師根據X線片評估KL分級。比較不同KL分級患者實驗室指標水平，采用spearman法分析實驗室指標水平與KL分級的關系，繪制ROC曲線評估血清學指標診斷重度KOA的效能。

1.3 評估方法及標準 所有患者均進行X線檢查，患者維持雙下肢站立、膝關節完全伸直，X線球管以患者膝關節為中心進行透射，評估患者病情嚴重程度(KL分級)。KL分級：2級(輕度)，關節間隙可能變窄，明確的骨贅形成；3級(中度)，明確的關節間隙變窄，多處、中等量骨贅，軟骨下骨質輕度硬化，關節骨輪廓可能變性；4級(重度)，關節間隙嚴重變窄，大量骨贅，軟骨下骨質硬化極為明顯，關節明顯畸形[7]。所有患者均于入院次日采集空腹靜脈血，采用酶聯免疫法測定患者血清白介素-17(IL-17)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、轉化生長因子-β1(TGF-β1)、基質金屬蛋白酶組織抑制劑-1(TIMP-1)(試劑盒由上海信帆生物科技有限公司、上海谷研生物科技有限公司提供，儀器：AP-960全自動酶聯免疫分析儀，日本協和醫藥株式會社生產)。

2 結果

2.1 患者一般資料對比 輕中度組KOA患者與重度組年齡、性別、體質量對比，差異均無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 不同病情嚴重程度KOA患者一般資料對比Table 1 Comparison of general data of KOA patients with different disease severity

2.2 不同病情嚴重程度KOA患者實驗室指標水平比較 輕中度組IL-17、TNF-α、TIMP-1水平均低于重度組(P<0.05)，TGF-β1高于重度組(P<0.05)，見表2。

表2 不同病情嚴重程度KOA患者實驗室指標水平比較Table 2 Comparison of laboratory indexes levels of KOA patients with different disease severity

2.3 實驗室指標水平與KL分級的關系Spearman相關性分析顯示，KL分級與IL-17、TNF-α呈正相關關系(P<0.05)，與TIMP-1、TGF-β1呈負相關關系(P<0.05)，見表3。

表3 實驗室指標水平與KL分級的關系Table 3 Relationship between laboratory indexes levels and KL classification

2.4 實驗室指標診斷重度KOA的效能 ROC曲線顯示，IL-17、TNF-α、TGF-β1、TIMP-1均能診斷重度KOA(P<0.05)，其中TGF-β1的AUC最高，見表4、圖1。

表4 實驗室指標診斷重度KOA的效能Table 4 Efficacy of laboratory indexes in diagnosing severe KOA

圖1 實驗室指標診斷重度KOA的ROC曲線圖Figure 1 ROC curves of laboratory indexes in the diagnosis of severe KOA

3 討論

有文獻指出，連續軟骨細胞凋亡、滑膜炎和骨質破壞導致KOA進行性加重，在KOA發病期間，血清和關節液的炎癥介質顯著增加，且炎癥因子的浸潤在關節軟骨的整個降解過程中持續[8]。其中TNF-α是軟骨基質降解、滑膜損害的重要介質[9-10]，而IL-17有強大的致炎作用，因此本研究選取IL-17和TNF-α作為炎癥因子觀察指標。軟骨基質的降解主要依賴蛋白酶，故蛋白酶及其抑制劑的代謝平衡紊亂是KOA發生病理改變的基礎因素，基質金屬蛋白酶及其抑制劑是目前被認為與KOA密切相關的蛋白酶之一[11]。而有研究顯示，老年KOA患者TGF-β1水平與其病情嚴重程度呈正相關關系[12]。因此本研究選取TIMP-1、TGF-β1作為軟骨代謝觀察指標。本研究以X線片表現為基準，發現炎癥因子、軟骨代謝指標與KOA病情嚴重程度存在關聯。

中老年人是KOA的主要患病群體，既往有文獻顯示BMI≥28是KOA發生的獨立危險因素[13]。但本研究顯示，輕中度組、重度組KOA患者之間，年齡、性別及體質量對比，差異均無統計學意義，說明年齡和BMI不是影響KOA患者病情嚴重程度的因素。在KOA病理機制相關影響因素中，本研究數據顯示，重度組患者較輕中度KOA患者具有更高的IL-17、TNF-α水平。這說明重度KOA患者機體炎性因子高表達，相關性分析也顯示出相同趨勢，炎性因子浸潤會促使KOA患者病情加重。Chen等[14-15]學者的研究也顯示IL-17、TNF-α能反映KOA的嚴重程度和進展。IL-17主要由活化的Th17淋巴細胞產生，IL-17和TNF-α作為前炎性細胞因子，不僅能增強破骨細胞活性，抑制軟骨基質合成，還會促進滑膜細胞分泌多種細胞因子，啟動炎性反應，進一步加快膝關節軟骨基質破壞速率[16-17]。本研究ROC曲線顯示，IL-17和TNF-α診斷重度KOA的AUC均可達0.85以上，其中TNF-α特異性在四個指標中最高，即血清TNF-α水平異常高表達可作為KOA患者病情進展的持續監測指標。

TIMP-1是基質金屬蛋白酶的移植物，廣泛分布于機體組織及體液中，可1∶1與活化的基質金屬蛋白酶結合，達到抑制蛋白酶降解軟骨的目的[18]。在KOA組織中，TIMP與基質金屬蛋白酶的數量不平衡，導致活性MMP的水平增加[19]；而TGF-β1有促進軟骨生成的作用[20]，因此TGF-β1水平降低會導致軟骨細胞增殖速度減緩。本研究結果顯示，KL分級與TIMP-1、TGF-β1呈負相關關系，反映出軟骨代謝在KOA發病及病情進展中均發揮重要作用。在KOA患者中，TIMP-1、TGF-1β1水平越低，與MMP比值失衡越嚴重，因此反映關節軟骨代謝失調和軟骨受損程度越高，致使KOA患者病情越嚴重。但回溯數據可發現，TGF-β1與KL相關系數在0.7以上，呈強相關關系，而TIMP-1與KL分級的相關系數僅為0.359。ROC曲線顯示，TGF-β1在四個指標中AUC最高，而TIMP-1的AUC最低。這種數據差異在一定程度上說明了軟骨生成退化與軟骨降解抑制增長速度不相匹配，表明軟骨代謝平衡被破壞，軟骨生成退化是KOA病情加重中更重要的因素[21-24]。TGF-β1診斷重度KOA敏感性最高，TNF-α診斷重度KOA特異性最高。因此在臨床實際應用中，應考慮將血清TGF-β1和炎性因子作為主要的病情變化血清學檢測指標。X線片需站位診斷，在診治和隨訪過程中具有一定限制性，且不利于反映短期內病情變化。而血清學檢測方便快捷，創傷性也較小，作為定量指標能更好地反映短期內保守治療效果。臨床醫師可考慮影像學和血清學的優劣勢，根據患者實際情況進行選擇。

4 結論

血清IL-17、TNF-α、TGF-β1、TIMP-1表達水平與老年KOA患者病情嚴重程度均存在相關性，其中IL-17、TNF-α與KOA病情嚴重程度呈正相關，TGF-β1、TIMP-1與病情嚴重程度呈負相關，均可作為診斷重度KOA的輔助指標，其中TGF-β1、TNF-α診斷效能更好。