TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α在膝關節骨性關節炎中的表達及相關性分析

閆理想

膝關節骨性關節炎疾病在臨床中具有致殘和致畸概率高的特點，患者患病后，體內關節會受到一定程度的損害，并且還會隨著病程的增長而隨之加重損害程度[1-2]。關節疼痛、腫脹等都是此疾病的臨床癥狀表現，癥狀嚴重的情況下，會對患者的生活質量以及生命安全產生威脅[3-4]。基質金屬蛋白酶抑制劑-1(TIMP-1)是一種金屬蛋白酶抑制劑，能夠對金屬離子中的蛋白酶進行抑制，從而使其不會發生酶蛋白變質現象，并且TIMP-1還參與著多種疾病的發展[5-6]。轉化生長因子-β(TGF-β1)屬于一種轉化生長因子，此因子可以介導軟骨合成、抑制膠原和蛋白多糖分解，與膝關節骨性關節炎患者的發病有著密切聯系[7-8]。中文名低氧誘導因子-1α(HIF-1α)是一種缺氧誘導因子，在人體軟骨方面有著重要的影響作用[9-10]。臨床對TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α與膝關節骨性關節炎的關系臨床研究較少，基于此，本文對膝關節骨性關節炎患者外周血進行檢測，分析三者在膝關節骨性關節炎的表達以及相關性，為膝關節骨性關節炎患者后期研究提供一定的數據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2021年1月至2022年12月南陽醫學高等專科學校第一附屬醫院收治的膝關節骨性關節炎患者160例，記為病例組，另按照腦隨機數字表選取同期進行體檢的健康志愿者165例，記為對照組。其中病例組包括男92例，女68例，年齡50～69歲，平均年齡(59.5±7.6)歲，病程3～5年，平均病程(4.0±0.8)年，體質量45～78 kg，平均體質量(62.5±13.3)kg；對照組包括男86 例，女79例，年齡51 ～70 歲，平均年齡(60.5±7.6)歲，體質量45～78 kg，平均體質量(61.5±13.2)kg。根據膝關節骨性關節炎的診斷標準將患者分為輕度(53例)、中度(50例)、重度(57例)。所有入選者一般資料對比，差異無統計學差異(P＞0.05)，具有可比性。

1.2 選取標準 納入標準：所有患者均符合膝關節骨性關節炎的診斷標準[11]；經醫院倫理委員會批準，倫理委員會批準文號(2021年)倫審第(19)號；患者均已簽署研究知情同意書；臨床資料完整者。排除標準：合并器官功能障礙原發疾病者；類風濕性、痛風性、感染性、創傷性關節炎者；近期接受關節內藥物注射治療者。

1.3 方法

1.3.1 標本采集 病例組患者于入院當日或次日清晨采集靜脈血3～5 mL放置于未有抗凝劑的試管之中，對照組于次日清晨采集靜脈血3～5 mL放置于未有抗凝劑的試管之中。將抽取的靜脈血放入溫室內，30 min后對其進行離心分離血清，并對其及時進行檢測，不能及時進行檢測的放入溫度為-20 ℃的冰箱中保存。

1.3.2 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 檢測 通過酶聯免疫法試劑盒 (上海江萊生物科技有限公司，48T/96T)對患者的TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α水平進行檢測。

1.4 統計學方法 采用SPSS 26.0統計軟件進行分析處理。計量資料采用均數±標準差(±s)描述，多組間比較采用方差齊性檢驗，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；不符合正態分布的運用中位數、四分位間距M(Q1，Q3)。采用ROC曲線分析TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 對膝關節骨性關節炎的診斷價值，TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α之間相關性采用Pearson相關性分析。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組人群TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表達情況比較 病例組TIMP-1、HIF-1α表達顯著高于對照組，TGF-β1表達顯著低于對照組，差異具有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

表1 兩組人群TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表達情況比較(±s)

表1 兩組人群TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表達情況比較(±s)

注：TIMP-1＝基質金屬蛋白酶抑制劑-1，TGF-β1＝轉化生長因子-β1，HIF-1α=低氧誘導因子- α，下同。

HIF-1α/(pg·mL-1)對照組 165 80.15±15.31 4.98±0.16 42.34±5.03病例組 160 95.36±19.67 3.97±0.03 76.81±9.27 t值 7.793 78.520 41.830 P值 0.001 0.001 0.001組別 例數 TIMP-1/(μg·L-1)TGF-β1/(pg·mL-1)

2.2 不同嚴重程度下TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表達比較 與輕度患者相比，中度患者TGF-β1、HIF-1α表達較高，TIMP-1表達較低，差異具有統計學意義(P＜0.05)；與中度患者相比，重度患者TGF-β1、HIF-1α表達較高，TIMP-1表達較低，差異具有統計學意義(P＜0.05)；隨著急膝關節骨性關 節 炎 的 加 重，TGF-β1、HIF-1α 表 達 升 高，TIMP-1表達下降，差異具有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

表2 不同嚴重程度下TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表達比較(±s)

表2 不同嚴重程度下TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表達比較(±s)

組別 例數 TIMP-l/(μg·L-1)HIF-1α/(pg·mL-1)輕度 53 507.23±259.51 4.29±1.38 59.36±5.82中度 50 865.67±493.67 2.39±0.83 82.35±8.36重度 57 954.36±589.69 1.92±0.37 101.36±10.94 t值 4.649 8.405 16.270 P值 0.001 0.001 0.001 TGF-β1/(pg·mL-1)

2.3 ROC曲線分析TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α對膝關節骨性關節炎的診斷價值 三者聯合對膝關節骨性關節炎的診斷價值高于TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α單項診斷，差異具有統計學意義(P＜0.05)。以正確診斷指數最大對應的TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 表達量作為最佳診斷分界點，分界點TIMP-1表達量為689.35，TGF-β1表達量為5.67，HIF-1α表達量為0.42，見表3，圖1。

圖1 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α診斷膝關節骨性關節炎的ROC圖

表3 ROC曲線分析TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α對膝關節骨性關節炎的診斷價值

2.4 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α之間相關性分析TIMP-1、TGF-β1呈現出負相關存在(r＝-4.794，P＝0.030)；TIMP-1、HIF-1α 呈 現 出 正 相 關 存 在(r＝5.169，P＝0.024)；TGF-β1、HIF-1α呈現出負相關存在(r＝-4.810，P＝0.029)，見圖2。

圖2 TIMP-l、TGF-β1、HIF-1α之間相關性分析

續圖2 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α之間相關性分析

3 討論

膝關節骨性關節炎疾病在臨床中的表現癥狀發展較為緩慢，會隨著時間的增長而表現明顯[12-13]。此疾病在早期時，可以通過休息得到緩解，但是在后期癥狀嚴重時，便會使患者的關節出現僵硬、日常活動受到限制[14-15]。迄今為止，臨床醫學中還未發現此疾病的發病原因，但是大多數認為，可能與患者的身體肥胖、創傷以及年齡等因素有關。目前臨床用于檢測關節炎發展的特異性生物指標尚不完善，因此需要尋找特異性高的生物指標來對膝關節骨性關節炎進行監測[16-17]。

TIMP-1是基質金屬蛋白酶的一種抑制物，在人體的組織和體液之中廣泛分布，并且能夠與活化的基質金屬蛋白酶相結合，從而對蛋白酶降解軟骨的現象起到抑制作用[18]。在對膝關節骨性關節炎患者進行TIMP-1檢測時，所檢測出的結果能夠對疾病的病情進行很好的反饋，其在疾病的發展中發揮著不可或缺的作用。當TIMP-1表達出現異常現象時，則表示患者的關節軟骨受到損害。有臨床研究顯示，膝關節骨性關節炎患者TIMP-1表達呈現出高表達，對患者進行有效的治療后TIMP-1表達得到明顯的下降，此結果再次佐證了TIMP-1表達與膝關節骨性關節炎密切相關[19]。本文研究結果意味著TIMP-1有可能是診斷膝關節骨性關節炎的有效標志物，其可能成為膝關節骨性關節炎的臨床預測因子，但具體的作用機制仍需進一步實驗研究認證。本文研究中發現，TIMP-1在膝關節骨性關節炎中呈現出高表達，且隨著疾病加重，TIMP-1亦隨之上升，由此可見，TIMP-1與膝關節骨性關節炎之間密切相關。

TGF-β1在軟骨代謝中是一種重要的參與生長因子，在膝關節骨性關節炎疾病中能夠引導軟骨合成、對膠原進行抑制以及分解蛋白多糖，對于軟骨分化引導以及軟骨表型維持上有著不可缺少的重要作用[20]。TGF-β1活性程度越低，則說明患者患有此疾病的可能性越高，目前在臨床中TGF-β1是膝關節骨性關節炎疾病判斷的重要選擇指標。本文研究中發現，膝關節骨性關節炎患者TGF-β1表達呈現出下降的趨勢，且隨著病癥發生的嚴重程度隨之下降，由此可見，TGF-β1與膝關節骨性關節炎密切相關[21]。本文研究中還發現，TGF-β1在膝關節骨性關節炎患者血清中呈異常低表達，且伴隨患者病情的加重，表達水平也隨之下降。由此可見，檢測血清TGF-β1表達有助于預防膝關節骨性關節炎，但具體作用機制尚未清楚，有待進一步研究證實。

HIF-1α是一種缺氧誘導因子，能夠對細胞缺氧反應進行調節，并且在滑膜炎癥的促進、軟骨的破壞和骨蝕等方面都發揮著極其重要的作用[22]。HIF-1α在關節炎相關疾病中的作用被相繼報道[23]。亦有臨床研究顯示，HIF-1α能夠評估臨床膝關節骨性關節炎患者的病情嚴重程度[24]。本文研究中發現，HIF-1α表達在膝關節骨性關節炎中呈現出高表達，此結果說明HIF-1α與膝關節骨性關節炎密切相關。本文研究中還發現，TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α三者在膝關節骨性關節炎患者中呈現出相關性，其TIMP-l、TGF-β1呈現出負相關存在(r＝-4.794，P＝0.030)；TIMP-1、HIF-1α呈現出正相關存在 (r＝5.169，P＝0.024)；TGF-β1、HIF-1α呈現出負相關存在(r＝-4.810，P＝0.029)，而三者與膝關節骨性關節炎亦存在著一定的相關性。

雖然本文研究中發現，對TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α與膝關節骨性關節炎的預測價值及相關性分析密切相關。但本文研究中選取例數較少，可能本次研究數據會出現偏差，后期應當選取大量膝關節骨性關節炎患者臨床試驗，為后期臨床治療提供一定的數據，以便造福更多的膝關節骨性關節炎患者。

綜上所述，本文研究中對TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 進行檢測發現，TIMP-1、HIF-1α 呈現出高表達，TGF-β1 呈現出低表達，且TIMP-1、HIF-1α 隨著膝關節骨性關節炎病情加重而升高，TGF-β1 隨著膝關節骨性關節炎病情的加重而減低，由此可見三者與膝關節骨性關節炎密切相關，對其進行檢測能夠對膝關節骨性關節炎進行評估。