絕經后女性退變性膝骨關節炎疼痛與性激素水平及關節液炎性因子的相關性研究

牟利民，張文豪，張思平，覃祺，韓明展，陳萬吉，冉建*

性激素在人體內參與各種生理機制的調節，不同的性激素具有不同的生物學活性；更年期女性體內性激素水平存在明顯波動，絕經后呈現明顯下降趨勢，體內各種細胞代謝出現調節失衡，對不同的組織和器官直接或間接地產生了較大的影響。有研究表明不同組織部位的雌激素具有不同的抗炎和促炎特性，一般來說短時間內雌激素的降低會增加體內活性氧水平，激活核因子κB和促炎性細胞因子的產生［1］。絕經后隨著雌激素水平的降低，退變性膝骨關節炎（KOA）發生關節疼痛也明顯增多，有研究報道雌激素水平降低后機體對疼痛的抑制作用減弱，炎性因子也會進一步升高［2］。這表明雌激素、炎性因子及疼痛存在一定的聯系；絕經后退變性KOA膝關節疼痛是否也與性激素和炎性因子有關？目前尚缺乏此方面的臨床實際研究證據。本研究旨在探討絕經后退變性KOA疼痛與性激素水平及炎性因子是否相關，為臨床女性絕經后性激素替代療法及抗炎治療提供理論依據，進一步預防和治療退變性KOA疼痛。

1 資料與方法

1.1 一般資料 試驗者：選取新疆醫科大學第六附屬醫院2019年6月至2021年6月，因退變性KOA疼痛住院的女性絕經患者90例。納入標準：（1）45～65歲已絕經的退變性KOA疼痛女性；（2）患者同意簽署有創穿刺知情同意書且愿意測定性激素六項；（3）膝關節存在一定量的積液且膝關節核磁或B超顯示能夠抽取積液。排除標準：（1）有其他內分泌系統及風濕免疫系統等相關疾病；（2）近期有膝關節創傷史或手術史；（3）既往有膝關節穿刺治療史；（4）全身或局部存在感染。

住院后充分告知患者視覺模擬量表（VAS）評分的意義［3］，患者自行評分后再由3位中級以上職稱醫師核實查體評估，根據評分結果取平均值并進行分組。輕度疼痛組30例（VAS評分≤3分），年齡45～65歲、絕經年齡44～57歲、病程1～5年、體質指數（BMI）23.1～27.5 kg/m2。中度疼痛組30例（VAS評分4～6分），年齡45～65歲、絕經年齡43～56歲、病程2～6年、BMI 23.9～27.9 kg/m2。重度疼痛組30例（VAS評分7～10分），年齡45～65歲、絕經年齡42～56歲、病程2～7年，BMI 23.6～28.2 kg/m2。

對照組：選取新疆醫科大學第六附屬醫院同期體檢的絕經后膝關節積液女性（非KOA）30例，除不具備膝關節疼痛外，其余納入標準及排除標準均同試驗者。體檢者絕經年齡45～58歲、年齡45～65歲、BMI 23.3～26.9 kg/m2。

本研究經新疆醫科大學第六附屬醫院倫理委員會審核通過，倫理審批號：LFYLLSC20190104-01。所有研究對象已簽署知情同意書。

1.2 相關資料的收集 所有研究對象抽取晨起空腹上臂靜脈血5 ml，置抗凝管后常規血清分離（2 500 r/min，離心15 min，離心半徑10 cm）取上清液，利用化學發光免疫分析法檢測性激素六項；核實研究對象關節液可抽取后，患者取坐位，常規無菌消毒抽取膝關節液2 ml，行關節液分離（3 500 r/min，離心5 min，離心半徑8 cm）后取上清液分裝（200～300 μl/管），采用雙抗體夾心免疫酶聯吸附法（ELISA）檢測炎性因子〔白介素（IL）-1、IL-6、IL-10、腫瘤壞死因子α（TNF-α）〕。試劑由上海酶聯生物科技有限公司提供。

1.3 統計學方法 采用SPSS 26.0軟件行數據處理，其中符合正態分布的計量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗；非正態分布的計量資料以中位數（四分位數間距）〔M（QR）〕表示，組間比較采用秩和檢驗；計數資料以相對數表示；采用Spearman秩相關分析探討各指標的相關性。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較 輕、中、重度疼痛組退變性KOA患者病程比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。對照組及輕、中、重度疼痛組退變性KOA患者的年齡、絕經年齡比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。對照組及輕、中、重度疼痛組退變性KOA患者BMI比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；其中對照組、輕度疼痛組BMI低于重度疼痛組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 四組研究對象一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of general data in four groups

表1 四組研究對象一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of general data in four groups

注：—代表無此數據，BMI=體質指數；a表示與對照組比較P＜0.05，b表示與輕度疼痛組比較P＜0.05

組別 例數 病程（年） 年齡（歲） 絕經年齡（歲） BMI （kg/m2）對照組 30 — 56.8±5.1 50.5±4.0 25.4±1.1輕度疼痛組 30 3.2±0.9 57.9±5.2 50.5±3.8 25.6±1.0中度疼痛組 30 3.7±1.1 57.2±4.9 50.1±3.7 25.8±1.0重度疼痛組 30 3.8±1.2 57.9±4.0 50.5±3.6 26.2±1.0ab F值 2.827 0.350 0.129 2.714 P值 0.065 0.789 0.943 0.048

2.2 性激素水平比較 四組研究對象的雌二醇（E2）及睪酮（T）比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；其中中、重度疼痛組E2、T均低于對照組，中、重度疼痛組E2與重度疼痛組T低于輕度疼痛組，差異有統計學意義（P＜0.05）。四組研究對象的泌乳素（PRL）、促黃體生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）及孕酮（P）比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 四組研究對象性激素水平比較（±s）Table 2 Comparison of sex hormone levels in four groups

表2 四組研究對象性激素水平比較（±s）Table 2 Comparison of sex hormone levels in four groups

注：E2=雌二醇，T=睪酮，PRL=泌乳素，LH=促黃體生成素，FSH=卵泡刺激素，P=孕酮；a表示與對照組比較P＜0.05，b表示與輕度疼痛組比較P＜0.05

組別 例數 E2（ng/L） T（μg/L） PRL（μg/L） LH（U/L） FSH（U/L） P（μg/L）對照組 30 63.99±22.84 0.73±0.39 16.55±4.08 21.49±10.09 31.61±13.06 1.27±1.06輕度疼痛組 30 63.50±22.66 0.65±0.40 16.07±5.69 23.35±11.18 32.21±13.65 1.18±1.01中度疼痛組 30 46.49±22.97ab 0.55±0.39a 14.89±5.64 24.19±11.86 34.43±12.95 1.09±0.99重度疼痛組 30 39.98±24.05ab 0.43±0.36ab 13.75±5.44 25.33±12.92 37.15±13.47 1.09±0.93 F值 8.251 3.223 1.674 0.587 1.073 0.152 P值 ＜0.001 0.025 0.176 0.625 0.363 0.928

2.3 膝關節液炎性因子水平比較 四組研究對象的IL-1、IL-6、IL-10及TNF-α水平比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）；其中輕度疼痛組IL-1，中、重度疼痛組LI-1、IL-6、IL-10、TNF-α均高于對照組，重度疼痛組IL-6、IL-10、TNF-α均高于輕度疼痛組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 四組研究對象膝關節液炎性因子水平比較〔M（QR），ng/L〕Table 3 Comparison of inflammatory cytokines in synovial fluids in four groups

2.4 E2、T及膝關節液炎性因子與膝關節疼痛VAS評分的相關性分析 E2及T與膝關節疼痛VAS評分呈負相關（P＜0.05），IL-1、IL-6及 TNF-α 與膝關節疼痛VAS評分呈正相關（P＜0.05），IL-10與膝關節疼痛VAS評分之間無相關關系（P＞0.05），見表4。

表4 E2、T及膝關節液炎性因子與膝關節疼痛VAS評分的相關性Table 4 Correlations of E2 and T in the serum and inflammatory cytokines in synovial fluids with VAS score for degenerative knee pain

3 討論

3.1 骨關節炎 骨關節炎是一種以慢性退行性病變為特征的骨關節疾病，主要累及膝關節、髖關節及各手指關節，其中KOA是關節炎疾病中最為常見的一種類型［4］。隨著中國人口老齡化加劇，KOA的發病率越來越高，尤其在老年絕經女性人群中最為多見；大多數骨關節炎患者關節周圍力學運動發生改變，通常會在活動后出現膝關節疼痛，嚴重者甚至會出現靜息痛，這也是導致老年人群下肢功能喪失和致殘的主要原因［5-8］。KOA的發病機制較為復雜，既往研究發現，KOA的最初誘因與關節軟骨退行性病變有關［9］。隨著分子水平的研究不斷深入，有研究發現體內性激素水平、軟骨下骨細胞代謝重塑、雌激素受體的表達在骨關節炎的病程中起著極為重要的作用［10-11］。本研究發現，中、重度疼痛組患者E2水平低于對照組和輕度疼痛組，重度疼痛組T水平低于輕度疼痛組。有研究顯示，骨關節炎的發生和發展還與患者的年齡、性別、肥胖密切相關［12］。本研究結果顯示，重度疼痛組BMI高于對照組、輕度疼痛組，而對照組與輕、中度疼痛組之間差異無統計學意義，進一步證實了肥胖對骨關節的疼痛有影響，提示肥胖在骨關節炎病程中有重要意義。

3.2 雌激素與KOA 雌激素是人體內較為重要的內分泌調節激素，不僅在調節女性生理周期中扮演重要角色，而且在維持骨細胞代謝平衡中發揮重要作用［13］。體內雌激素與膝關節內雌激素有著密切聯系，當體內雌激素水平降低時，膝關節內雌激素含量也隨之降低，從而影響整個關節的生理代謝［14］。本研究結果顯示，中、重度疼痛組E2水平低于對照組和輕度疼痛組，E2與膝關節疼痛VAS評分呈負相關。OKUDA等［15］在炎癥性痛覺過敏的大鼠模型研究中發現，在大鼠骨關節炎的發生過程中，E2可降低關節內炎性因子的表達，提高大鼠對疼痛的耐受程度，延緩骨關節炎的進展。WANG等［16］在家兔骨關節炎性疼痛癥狀研究中也發現，E2可將關節軟骨中的糖胺聚糖含量維持在一定水平，明顯緩解了家兔關節疼痛癥狀。以上研究表明，體內維持一定的雌激素水平，不僅可延緩骨關節炎的發生，還能降低骨關節炎對疼痛的敏感性，雌激素能對疼痛起一定的緩解作用。

3.3 T與KOA 人體內性腺和腎上腺皮質是T的主要來源，T通常被稱為男性荷爾蒙，男性體內T水平比女性高10倍左右，盡管男性體內T水平比女性多，但實際上女性對T更為敏感［17］。女性體內T水平隨著年齡的增長而下降，絕經前女性體內T水平下降15%左右，絕經后達到最低點［18］。本研究結果顯示，重度疼痛組T水平低于對照組和輕度疼痛組，T水平與膝關節疼痛VAS評分呈負相關。SOWERS等［19］研究女性T水平與骨性關節炎相關性時發現，血清T水平低的人群患骨性關節炎的風險較高。FREYSTAETTER等［20］探討血清T水平與KOA疼痛和功能的關系中得出，較高的血清T水平不僅能減輕骨關節炎疼痛、延緩骨關節炎的發生，而且能降低女性的致殘率。PARK等［21］發現高蛋白飲食有氧運動可減輕體內因T缺乏引起的膝關節炎疼痛，維持體內T水平可對骨關節起保護作用。以上研究提示，女性體內T缺乏會增加膝關節對疼痛的敏感性，女性體內維持一定的T水平可降低骨關節炎疼痛，這一發現進一步為臨床預防和治療絕經后退變性KOA疼痛提供了相關理論依據。

3.4 炎性因子與KOA 絕大多數患者會因膝關節退行性改變而出現膝關節疼痛，這種疼痛是一種慢性無菌性炎癥性疼痛。退變性膝關節疼痛的原因主要為單核細胞及各種炎性因子（IL-1、IL-6、IL-10及TNF-α等）參與了KOA的炎性反應；當機體某部位存在損傷時，TNF-α分泌的炎性前體細胞因子能夠促使白細胞快速聚集和釋放炎性遞質，促進病變部位的修復，因此TNF-α在炎性反應及免疫應答中發揮重要作用［22］。YUI等［23］在研究活化蛋白激酶（AMPK）在骨關節炎軟骨細胞能量平衡中發現，IL-1β具有誘導金屬蛋白酶13（MMP-13）表達的作用，促使骨關節炎的發生。黃媛霞等［24］研究IL-1β和MMP-13在骨關節炎發病過程中的作用機制時發現，關節液中IL-1β和MMP-13的表達和在關節軟骨中表達基本相同，這表明關節液中的炎性因子發生改變，軟骨中炎性因子的表達也會發生相應改變，從而誘發膝關節疼痛。本研究結果發現，中、重度疼痛組關節液內IL-1、IL-6、IL-10及TNF-α水平均高于對照組，這與既往研究結果相符合。王芷等［2］在研究去卵巢后小鼠疼痛時發現，外源性補充雌激素治療后小鼠體內炎性因子IL-1β、IL-6及TNF-α也隨之降低，能明顯降低小鼠對疼痛的敏感性，提示體內維持一定水平的雌激素水平可降低膝關節炎性反應，減輕膝關節疼痛。桂珍等［25］在研究全身型幼年特發性關節炎（SJIA）中發現，IL-6抑制劑治療SJIA主要是通過抑制IL-6誘導產生IL-17，從而延緩骨關節炎的進一步發展，提示炎性因子IL-6參與誘導了急性細胞免疫的發生。有研究發現，在膝關節炎關節腔藥物注射治療中，也是通過減少關節內摩擦和降低局部炎性反應來減輕膝關節疼痛［26］。本研究對照組中IL-1、IL-6及TNF-α水平明顯低于中、重度疼痛組，IL-1、IL-6及TNF-α與膝關節疼痛VAS評分呈正相關，表明關節內炎性因子水平增加會加重KOA疼痛。提示膝關節內炎性因子升高可刺激膝關節疼痛，進一步誘發炎性反應加劇骨關節炎的發展。

綜上所述，絕經后退變性KOA患者的疼痛與體內雌激素、T及膝關節炎性因子水平相關，提示女性絕經后維持體內雌激素及T水平對減輕膝關節疼痛非常重要，為臨床中雌激素替代療法及適量補充體內T水平，用于治療或預防骨關節炎疼痛提供了新的理論依據。絕經后女性體內E2、T水平降低及關節內炎性因子升高，在一定程度上會增加KOA疼痛，這一發現為臨床骨關節炎的治療提供了新的診療思路，治療過程中除對患者行抗炎處理，雌激素替代療法也是一種新的治療方案；但目前絕經后女性雌激素水平應維持多少為宜，既也不會引起骨關節炎疼痛，還不會產生其他婦科性疾病，這有待進一步深入研究。

作者貢獻：牟利民進行文章的構思與設計，文獻整理與分析，文章撰寫和修訂；張文豪、張思平、覃祺、韓明展負責研究的實施和數據收集與整理；陳萬吉、冉建負責文章的質量控制及審校；冉建對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。