創傷性膝關節骨性關節炎患者血清MMP-13、瘦素和IL-6水平及其預后影響因素分析

楊 昆，解小彬，郭維忠，馬小軍，霍建鳳

創傷性膝關節骨性關節炎(knee osteoarthritis，KOA)是由創傷引起，以關節軟骨退化變性、滑膜炎和軟骨增生為主要病理變化的一種疾病[1]。目前，該病發病機制尚未明確，且其發生和發展過程仍缺乏可靠的預測性指標。然而，由于膝關節功能障礙，創傷性KOA患者日常生活可不同程度受到限制，故尋找有效預測指標及干預措施有重要意義[2]。

近年有研究發現，KOA繼發性關節軟骨退化變性與細胞外基質合成和降解失衡有關，其中基質金屬蛋白酶類(matrix metalloproteinases，MMPs)在這個過程中扮演重要角色[3-4]。此外，炎性介質在KOA的發病中亦具有關鍵作用[5]。已有研究證實KOA的影像分級與血清中許多炎性標志物有一定相關性，包括瘦素和白細胞介素-6(iterleukin，IL-6)等[6-8]。然而，現臨床上有關基質金屬蛋白酶-13(matrix metalloproteinase-13，MMP-13)、瘦素和IL-6在KOA患者中的表達及其與凱爾格倫-勞倫斯(Kellgren-Lawrence，K-L)分級、關節功能關系方面的研究較少。本研究探討創傷性KOA患者血清MMP-13、瘦素和IL-6水平，并分析其預后影響因素，旨在為該病臨床診治提供參考，現報告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2018年2月—2019年10月秦皇島市第二醫院收治的符合納入及排除標準的創傷性KOA 65例作為創傷性KOA組，其中男35例，女30例；年齡28～72(45.17±6.39)歲；病程1～4(2.89±1.02)年;均為單側發病，其中左側30例，右側35例。另選取同期于該院健康體檢中心進行體檢的健康體檢者50例作為健康對照組，其中男26例，女24例；年齡26～70(45.36±6.41)歲。兩組性別和年齡比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。另外，根據術前K-L分級將創傷性KOA 65例分為Ⅰ級組(17例)、Ⅱ級組(19例)、Ⅲ級組(15例)和Ⅳ級組(14例)4組。4組一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經醫院醫學倫理委員會批準同意執行。

1.2納入及排除標準 納入標準：①創傷性KOA組均符合創傷性KOA診斷標準[9]，且通過臨床表現和影像學檢查診斷為創傷性KOA;②至少有1側膝關節(左或右)遭受過創傷;③臨床資料完整;④患者和(或)其家屬簽署相關知情同意書。排除標準：①合并其他嚴重感染性疾病者；②合并肝腎功能異常者；③非創傷性關節炎、類風濕性關節炎、化膿性關節炎、痛風、糖尿病和膝機械損傷者。

1.3研究方法

1.3.1血清MMP-13、瘦素和IL-6水平檢測：采用無菌采血針抽取入選者晨起空腹外周血 3～5 ml，離心取上清液，-80℃凍存備用。采用酶聯免疫吸附試驗檢測血清MMP-13、瘦素和IL-6水平，MMP-13檢測試劑盒購自上海森雄科技實業有限公司，瘦素和IL-6檢測試劑盒購自武漢優爾生生物技術有限公司，所有操作均嚴格按照試劑盒說明書進行。血清MMP-13、瘦素和IL-6的正常參考值參考以往文獻[10-12]。

1.3.2X線檢查和K-L分級標準：創傷性KOA組均于站立位下應用Kodak DR 7500機進行X線檢查，參數為66 kV、6 mAs、90 cm。將患者膝關節X線檢查結果按K-L分級標準[13]進行分級，Ⅰ級：關節軟骨存在輕微骨贅；Ⅱ級：關節軟骨存在明顯骨贅，關節間隙輕度變窄；Ⅲ級：關節軟骨關節間隙中度變窄，軟骨下骨出現硬化；Ⅳ級：關節軟骨關節出現大量骨贅，關節間隙嚴重變窄，軟骨下骨硬化和畸形明顯。

1.3.3膝關節功能評價：采用美國膝關節協會評分(knee society score，KSS)[14]和美國特種外科醫院膝關節評分(hospital for special surgery knee score，HSS)[11]評價創傷性KOA患者膝關節功能，2種評分滿分均為100分，得分越高表示患者膝關節功能越好。

1.3.4治療及隨訪情況：所有創傷性KOA患者均行膝關節鏡清理術，術后隨訪12個月并記錄末次隨訪時膝關節功能，隨訪方式以來院復查為主，隨訪截至2020年10月31日。根據Lysholm膝關節功能評分標準[15]將創傷性KOA患者分為預后良好(70～100分)組和預后不良(<70分)組。

1.4觀察指標 收集所有入選者臨床資料，比較創傷性KOA組和健康對照組及術前不同K-L分級4組血清MMP-13、瘦素和IL-6水平，應用Pearson相關性分析探討血清MMP-13、瘦素和IL-6水平與美國KSS和HSS的相關性，應用單因素和多因素Logistic回歸分析探討創傷性KOA患者預后影響因素。

2 結果

2.1創傷性KOA組和健康對照組血清MMP-13、瘦素和IL-6水平比較 創傷性KOA組血清MMP-13、瘦素和IL-6水平均高于健康對照組，差異有統計學意義(P<0.01)，見表1。

表1 創傷性KOA患者和健康體檢者兩組血清MMP-13、瘦素和IL-6水平比較

2.2術前不同K-L分級4組血清MMP-13、瘦素和IL-6水平比較 創傷性KOA患者術前不同K-L分級4組血清MMP-13、瘦素和IL-6水平總體比較差異均有統計學意義(P<0.01)；隨著創傷性KOA患者術前K-L分級增高，血清MMP-13、瘦素和IL-6水平逐漸升高，術前不同K-L分級4組間兩兩比較差異均有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 創傷性KOA患者術前不同K-L分級4組血清MMP-13、瘦素和IL-6水平比較

2.3創傷性KOA患者血清MMP-13、瘦素和IL-6水平與美國KSS、HSS相關性 Pearson相關性分析結果顯示，創傷性KOA患者血清MMP-13、瘦素和IL-6水平與美國KSS和HSS均呈負相關(P<0.05或P<0.01)，見表3。

表3 創傷性KOA患者血清MMP-13、瘦素和IL-6水平與美國KSS、HSS Pearson相關性分析結果

2.4創傷性KOA患者預后影響因素的單因素分析 單因素分析結果顯示，術前K-L分級、術中軟骨Outerbridge分級[8]和血清MMP-13、瘦素、IL-6水平與創傷性KOA患者預后有關(P<0.05或P<0.01)，見表4。

表4 創傷性KOA患者預后影響因素的單因素分析

2.5創傷性KOA患者預后影響因素的多因素Logistic回歸分析 多因素Logistic回歸分析結果顯示，術前K-L分級、術中軟骨Outerbridge分級和血清MMP-13、瘦素、IL-6水平是影響創傷性KOA患者預后的獨立危險因素(P<0.05或P<0.01)，見表5。

表5 創傷性KOA患者預后影響因素的多因素Logistic回歸分析

3 討論

創傷性KOA以關節疼痛和活動功能障礙為主要臨床表現，隨著疾病發展可導致殘疾，嚴重影響患者生活質量。目前，臨床上對創傷性KOA的發生和發展過程預測仍缺乏特異性手段，早期進行診斷及病情評估比較困難，故尋找有效預測手段對更好地管理創傷性KOA患者有重要意義。

創傷性KOA由多種原因造成，關鍵病理基礎為局部關節長時間炎性刺激，即使關節軟骨耐磨性較強，但關節機械損傷后，關節滑膜可促使大量炎性介質聚集，最終導致關節軟骨炎性損傷[16]。有研究表明，創傷性KOA患者中促炎因子增加可加速關節軟骨破壞，加重滑膜炎癥反應，導致病情惡化[17]。瘦素和IL-6是常見的促炎因子，瘦素和IL-6引起KOA惡化的機制已被闡明[18]。瘦素是一種由脂肪細胞分泌的激素，為細胞炎癥網絡中的一員。有動物實驗發現，機體瘦素水平增高可促進軟骨細胞中MMPs等合成，致軟骨損傷，進一步誘發骨質增生，導致創傷性KOA發生[19]。IL-6是一種多效性細胞因子，在炎癥反應發生后，IL-6率先生成且水平迅速升高并在2 h達高峰[20]。有研究指出，IL-6可刺激滑膜細胞增殖和活化，導致滑膜血管翳形成和MMPs產生，加速關節軟骨的破壞[21]。本研究結果顯示，創傷性KOA組血清瘦素和IL-6水平均高于健康對照組，差異有統計學意義。表明在創傷性KOA發生和發展的病理過程中，炎性因子活化發揮著重要作用。本研究Pearson相關性分析結果顯示，創傷性KOA患者血清瘦素和IL-6水平與美國KSS、HSS均呈負相關。表明創傷性KOA患者關節液中炎癥反應狀態與關節功能下降關系密切，提示通過減輕創傷性KOA患者關節局部炎性損傷程度可能有助于提高關節功能，改善預后[22]。

MMP-13又稱膠原酶3，為唯一能夠裂解膠原分子中三維螺旋結構的酶，對膠原具有特異性，是目前在軟骨破壞中研究較多的膠原酶指標[23]。有研究發現，關節軟骨損傷后滑膜液中的Ⅱ型膠原抗體可阻礙軟骨細胞DNA、硫酸多糖和膠原的合成，加重軟骨損傷[24]。MMP-13作用底物主要表達于滑膜液及軟骨中，可使Ⅱ型膠原變性裂解，故Sirikaew等[25]認為MMP-13水平增高是軟骨破壞并形成惡性循環的原因之一。本研究結果顯示，創傷性KOA組血清MMP-13水平高于健康對照組，差異有統計學意義；創傷性KOA患者血清MMP-13水平隨著術前K-L分級增高而升高；創傷性KOA患者血清MMP-13與美國KSS和HSS均呈負相關。提示MMP-13在創傷性KOA發生和發展中發揮著重要作用。

此外，本研究采用單因素和多因素Logistic回歸分析探討創傷性KOA患者預后影響因素，結果顯示術前K-L分級、術中軟骨Outerbridge分級和血清MMP-13、瘦素、IL-6水平是影響創傷性KOA患者預后的獨立危險因素。分析其原因在于當影像學或關節鏡檢查創傷性KOA病變進展為Ⅲ或Ⅳ級時，常代表出現了較嚴重的關節軟骨退變，此時軟骨下骨結構和正常肢體力學傳導出現繼發性改變，可引起關節囊和韌帶退行性病變[26]。這也提示當影像學或關節鏡檢查創傷性KOA病變進展為Ⅲ或Ⅳ級時，除需清除關節腔內炎性因子和改善內環境紊亂外，還要采取其他綜合治療，以改善患者預后[27]。

綜上所述，創傷性KOA患者血清MMP-13、瘦素和IL-6水平升高，且其水平與術前K-L分級、膝關節功能密切相關。術前K-L分級、術中軟骨Outerbridge分級和血清MMP-13、瘦素、IL-6水平是影響創傷性KOA患者預后的獨立危險因素。