膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生發(fā)展與糖尿病的相關(guān)性研究

高希武，吳疆，張帥，馬龍

（寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院骨三科，寧夏 銀川 750001）

膝骨關(guān)節(jié)炎（OA）又稱為膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎、膝關(guān)節(jié)炎，是骨科常見的一種慢性關(guān)節(jié)疾病，多發(fā)生于老年人群，65歲以上老年人發(fā)病率為50%，75歲以上老年人發(fā)病率高達(dá)80%[1]，主要是由于老年人隨著年齡的增長，身體機(jī)能出現(xiàn)不同程度的退化，身體免疫力下降，導(dǎo)致骨密度和骨質(zhì)量下降，從而增加發(fā)病率。OA發(fā)病機(jī)制目前尚未完全明確，可能與體質(zhì)量過高、長時(shí)間下蹲、不正確的走路姿勢及遺傳等因素有關(guān)。而糖尿病（DM）是一種常見的代謝類疾病，由于胰島素分泌缺陷或其他生物損害引起的血糖升高，如不能得到很好的控制和治療，會(huì)導(dǎo)致腎小球基底膜過濾異常，形成DM腎病，且病程長，病理復(fù)雜，常反復(fù)發(fā)作，如早期得不到有效治療，易發(fā)展為尿毒癥、腎癌等嚴(yán)重疾病，嚴(yán)重威脅患者的生命安全[2]。有研究[3]顯示，OA人群患DM的風(fēng)險(xiǎn)比健康人群高13%。還有研究[4]表明，代謝綜合征與OA的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，而DM作為常見代謝綜合征，可能與OA的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。基于此，本研究旨在探究膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生發(fā)展與糖尿病的相關(guān)性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2019年1月至2020年1月本院收治的原發(fā)性膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎并行人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者所捐贈(zèng)的股骨髁及脛骨平臺(tái)骨組織及滑膜組織標(biāo)本80例作為研究對象，其中男 47 例，女 33 例；年齡 51～72 歲，平均年齡（61.5±1.6）歲。根據(jù)患者是否合并DM分為單純OA組與OA合并DM組，每組40例。單純OA組男23例，女17例；年齡51～70 歲，平均（61.4±1.7）歲。OA 合并 DM 組男 24 例，女 16 例；年齡52～72歲，平均（61.6±1.8）歲。兩組臨床資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。

納入標(biāo)準(zhǔn)：關(guān)節(jié)邊緣有骨贅；晨僵≥30 min；活動(dòng)時(shí)膝關(guān)節(jié)有摩擦感；有明顯骨贅，關(guān)節(jié)間隙可變窄；簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并其他膝關(guān)節(jié)疾病者；溝通障礙者；合并嚴(yán)重臟器疾病者；存在血小板疾病者；由其他疾病引起膝蓋疼痛者；依從性較差者；存在手術(shù)禁忌證者。

1.2 方法 Mankin 評分[5]，將術(shù)中截取的新鮮脛骨平臺(tái)置于超凈工作臺(tái)，用組織剪去除周圍軟組織，骨刀將內(nèi)側(cè)或外側(cè)脛骨平臺(tái)中央負(fù)重區(qū)沿冠狀面劈開，保留軟骨及軟骨下骨，用咬骨鉗修整為2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm大小的組織塊，并將組織塊置入10%中性福爾馬林浸泡24 h，浸泡后使用流水沖洗30 min，之后取組織塊置于常溫下10%EDTA 液中，使組織塊鈣離子溶解，并每4天更換10%EDTA液，連續(xù)6周。以大頭針順利刺入骨組織為脫鈣終點(diǎn)，后用于進(jìn)行番紅O-固綠染色、免疫組化染色。滑膜組織置于10%中性福爾馬林浸泡24 h 后，行HE 染色。將脫鈣的內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)組織用石蠟包埋后進(jìn)行切片。后用番紅O 固綠染色處理切片后進(jìn)行Mankin評分，組織的病變程度分為輕度、中度、重度。

免疫組化[6]：不同分期的OA軟骨和正常軟骨組織標(biāo)本每例取3張切片，采用間接酶標(biāo)抗體法免疫組化方法分別檢測軟骨基質(zhì)金屬蛋白酶1（MMP-1）、基質(zhì)金屬蛋白酶13（MMP-13）和沉默葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1（GLUT-1）表達(dá)情況。

1.3 判定標(biāo)準(zhǔn) DM診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]，達(dá)到以下2項(xiàng)或以上正常值即可診斷為DM：①空腹血糖水平2次或2次以上≥5.8 mmol/L；②5 min 內(nèi)口服200 mL0.25%葡萄糖粉水，1 h 空腹血糖值≥7.8 mmol/L則為陽性，反之為DM；③空腹血糖值正常者進(jìn)行進(jìn)一步的葡萄糖耐量試驗(yàn)，即空腹12 h 后5 min 內(nèi)口服300 mL 0.25%葡萄糖粉水，空腹血糖水平正常值≥5.6 mmol/L，服用糖水1 h后血糖水平正常值≥10.3 mmol/L，服用糖水2 h后血糖水平正常值≥8.6 mmol/L，服用糖水3 h 后血糖水平正常值≥6.7mmol/L。Mankin評分：軟骨結(jié)構(gòu)，正常0分，表面不規(guī)則1分，血管翳形成和表面不規(guī)則2分，裂隙進(jìn)入過渡層3分，裂隙進(jìn)入輻射層4 分，裂隙進(jìn)入鈣化層5 分，結(jié)構(gòu)完全破壞6分；軟骨細(xì)胞，正常0分，彌漫性細(xì)胞增加1分，局部細(xì)胞增加2分，細(xì)胞數(shù)目明顯減少3分；軟骨基質(zhì)染色，正常0分，輕度減少1分，中度減少2分，重度減少3分，無著色4分；潮線完整性：完整0分，被血管破壞1分。4項(xiàng)總和為Mankin評分結(jié)果，分?jǐn)?shù)越高表明軟骨退變程度越嚴(yán)重。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以“”表示，比較采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組 MMP-1、MMP-13 及 GLUT-1 表達(dá)情況比較 OA 合并DM 組 MMP-1、MMP-13、GLUT-1 表達(dá)量均顯著高于單純 OA 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組MMP-1、MMP-13及GLUT-1表達(dá)情況比較（，OD值）

表1 兩組MMP-1、MMP-13及GLUT-1表達(dá)情況比較（，OD值）

注：MMP-1，基質(zhì)金屬蛋白酶1；MMP-13，基質(zhì)金屬蛋白酶13；GLUT-1，沉默葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1

GLUT-1 0.271±0.021 0.115±0.013 39.948＜0.05組別OA合并DM組單純OA組t值P值例數(shù)40 40 MMP-1 0.322±0.014 0.164±0.015 48.702＜0.05 MMP-13 0.212±0.015 0.141±0.012 23.376＜0.05

2.2 不同程度單純OA 組滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13 及GLUT-1表達(dá)情況比較 單純OA組重度滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13、GLUT-1 表達(dá)量均顯著高于輕度與中度（P＜0.05），見表2。

表2 不同程度單純OA 組滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13 及GLUT-1表達(dá)情況比較（，OD值）

表2 不同程度單純OA 組滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13 及GLUT-1表達(dá)情況比較（，OD值）

注：MMP-1，基質(zhì)金屬蛋白酶1；MMP-13，基質(zhì)金屬蛋白酶13；GLUT-1，沉默葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1。與輕度比較，aP＜0.05；與中度比較，bP＜0.05

GLUT-1 0.132±0.021 0.173±0.010a 0.204±0.020ab病變程度輕度中度重度例數(shù)7 10 23 MMP-1 0.159±0.012 0.242±0.013a 0.344±0.012ab MMP-13 0.121±0.011 0.134±0.030 0.232±0.012ab

2.3 不同程度OA合并DM滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13及GLUT-1 表達(dá)情況比較 OA 合并DM 組重度滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13、GLUT-1 表達(dá)量均顯著高于輕度與中度（P＜0.05），見表3。

表3 不同程度OA合并DM滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13及GLUT-1表達(dá)情況比較（，OD值）

表3 不同程度OA合并DM滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13及GLUT-1表達(dá)情況比較（，OD值）

注：MMP-1，基質(zhì)金屬蛋白酶1；MMP-13，基質(zhì)金屬蛋白酶13；GLUT-1，沉默葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1。與輕度比較，aP＜0.05；與中度比較，bP＜0.05

GLUT-1 0.149±0.020 0.161±0.016 0.249±0.014ab組別輕度中度重度例數(shù)8 10 22 MMP-1 0.146±0.010 0.243±0.011a 0.337±0.013ab MMP-13 0.130±0.012 0.159±0.012a 0.228±0.010ab

3 討論

OA不僅是關(guān)節(jié)軟骨的損傷，且涉及整個(gè)關(guān)節(jié)的病變，如滑膜病理性改變。在OA的進(jìn)程中，滑膜所產(chǎn)生的蛋白酶能促進(jìn)軟骨基質(zhì)的降解，減少軟骨保護(hù)因素，促進(jìn)OA的進(jìn)程[8]。有研究[9]表明，滑膜在高糖環(huán)境刺激下易出現(xiàn)病理改變，且會(huì)增強(qiáng)軟骨細(xì)胞MMP-1和MMP-13的表達(dá)。而葡萄糖是軟骨細(xì)胞的主要能源物質(zhì)，對軟骨細(xì)胞合成細(xì)胞外基質(zhì)的生理功能具有重要的調(diào)節(jié)作用。因此，OA在DM狀態(tài)，OA來源的軟骨細(xì)胞無法調(diào)節(jié)GLUT-1，增加葡萄糖蓄積和活性氧產(chǎn)生，導(dǎo)致加速OA進(jìn)展。本研究結(jié)果顯示，OA合并DM組MMP-1、MMP-13、GLUT-1表達(dá)量均顯著高于單純OA組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；單純OA組重度滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13、GLUT-1表達(dá)量均顯著高于輕度與中度，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；OA合并DM組重度滑膜及軟骨細(xì)胞MMP-1、MMP-13、GLUT-1表達(dá)量均顯著高于輕度與中度，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

綜上所述，DM 與OA 的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，為后期研究OA 的發(fā)病機(jī)制奠定基礎(chǔ)，并為早期預(yù)防或治療OA 提供有力的依據(jù)。