創(chuàng)傷性膝骨關(guān)節(jié)炎患者血清CX3CL1、Apelin-13與炎癥指標(biāo)的相關(guān)性及預(yù)后價(jià)值

呂新凱,李光磊,段強(qiáng)民,王寶鵬,張 平,孫全省,張 冰

山東省淄博市臨淄區(qū)人民醫(yī)院骨科一病區(qū),山東淄博 255400

骨關(guān)節(jié)炎(OA)多發(fā)于負(fù)重關(guān)節(jié),是一種退行性的關(guān)節(jié)病,主要特征為關(guān)節(jié)軟骨退化[1]。創(chuàng)傷性膝骨關(guān)節(jié)炎(PTOA)是繼發(fā)關(guān)節(jié)損傷后的并發(fā)癥,約占OA的12%,常見于踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié),有研究發(fā)現(xiàn),PTOA患者比其他類型的OA患者年輕約10.4歲[2]。隨著社會(huì)生活節(jié)奏的加快,交通意外及運(yùn)動(dòng)損傷逐漸增多,PTOA的發(fā)病率也在逐年升高,所以加強(qiáng)對PTOA發(fā)生與發(fā)展過程的研究對于PTOA的臨床診斷及治療具有重要意義。有研究發(fā)現(xiàn),炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生在OA的發(fā)病進(jìn)程中能發(fā)揮關(guān)鍵作用,OA的影像分級與血清中多種炎癥標(biāo)志物有關(guān)[3]。

CX3CL1是一種具有促炎反應(yīng)功能及趨化功能的跨膜糖蛋白。CX3CL1以可溶或者膜結(jié)合兩種形式存在,具有趨化性和黏附的兩重屬性[4]。CX3CL1可以進(jìn)行單核細(xì)胞募集和活化T淋巴細(xì)胞,從而釋放促炎抑制參與多種疾病的炎癥反應(yīng)過程[5]。脂肪細(xì)胞因子(Apelin)屬于人G蛋白受體的內(nèi)源性配體,Apelin-13是Apelin家族成員中的一員,Apelin在人成骨細(xì)胞中也有表達(dá),有研究顯示,Apelin基因敲除的小鼠,骨礦化及骨形成的程度均加深,Apelin可能與關(guān)節(jié)軟骨的代謝過程相關(guān),且骨損害越嚴(yán)重的糖尿病患者血清Apelin-13的表達(dá)水平越低[6-7]。通過文獻(xiàn)查閱CX3CL1與Apelin-13可能均與PTOA的發(fā)生相關(guān),目前關(guān)于血清CX3CL1與Apelin-13在PTOA的表達(dá)水平的報(bào)道尚不多見,本文對PTOA患者血清CX3CL1與Apelin-13的表達(dá)水平進(jìn)行探討,并分析二者與炎癥指標(biāo)的相關(guān)性及患者預(yù)后的價(jià)值,以期為探索PTOA的治療方法及發(fā)病機(jī)制提供幫助。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2020年1月至2022年2月在本院確診的65例PTOA患者作為試驗(yàn)組,其中男35例,女30例,平均年齡(55.46±6.68)歲;另選取同期于本院健康體檢的55例體檢健康者作為對照組,其中男28例,女27例,平均年齡(54.62±6.75)歲。試驗(yàn)組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)符合《骨關(guān)節(jié)炎診斷及治療指南》中PTOA診斷標(biāo)準(zhǔn)[8],影像學(xué)檢驗(yàn)證實(shí)存在膝骨關(guān)節(jié)炎。(2)患者均有膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷史,膝關(guān)節(jié)腫脹、疼痛、腿部屈伸是存在阻礙,膝關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)有摩擦音。(3)膝關(guān)節(jié)邊緣存在不同程度的骨刺,軟骨下關(guān)節(jié)面硬化。試驗(yàn)組排除標(biāo)準(zhǔn):(1)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)、膝蓋損傷、糖尿病、化膿性關(guān)節(jié)炎及非創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎者;(2)有傳染性疾病者。對照組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡>18歲;(2)意識清晰,依從性良好,身體健康。本研究經(jīng)過本院的倫理委員會(huì)批準(zhǔn),所有受檢者均詳細(xì)知曉本研究內(nèi)容并簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1主要試劑及儀器 CX3CL1酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)試劑盒購自上海酶聯(lián)生物科技公司,Apelin-13 ELISA試劑盒購自上海科艾博生物公司,白細(xì)胞介素-6(IL-6)、瘦素、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)ELISA試劑盒(貨號:SP10234、SP10126、SP10205)購自武漢塞培生物科技有限公司、降鈣素原(PCT)試劑盒(貨號:231465)購自上海凱創(chuàng)生物技術(shù)有限公司、超敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)試劑盒(貨號:06522059)購自上海西門子醫(yī)學(xué)診斷產(chǎn)品有限公司,DW-86L828J,超低溫冰箱購自弘林科學(xué)儀器公司,PHOMO型酶標(biāo)儀購自貝登醫(yī)療有限公司,OLMPUS AU2700全自動(dòng)生化分析儀及化學(xué)發(fā)光分析儀購自萬孚生物公司,QD-S300免疫熒光分析儀購自南京諾唯贊醫(yī)療科技有限公司,牛頓光學(xué)(Newtonoptic)CytoEasy全自動(dòng)高通量細(xì)胞計(jì)數(shù)儀分析儀購自昊擴(kuò)科器公司。

1.2.2標(biāo)本采集及實(shí)驗(yàn)方法 所有受試者均需要禁食10 h,于次日清晨采集空腹靜脈血4 mL,取1.5 mL血液樣本,采用牛頓光學(xué)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀檢測白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC),將3.5 mL轉(zhuǎn)移至高速離心機(jī)內(nèi),2 500 r/min離心10 min,離心半徑為10 cm,吸取試管中最上層的血清置于超低溫冰箱待用。

使用ELISA試劑盒檢測血清中IL-6、瘦素、TNF-α、CX3CL1與Apelin-13的表達(dá)水平,試驗(yàn)步驟嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行,采用免疫化學(xué)發(fā)光法檢測PCT表達(dá)水平,采用免疫散射比濁法測定hsCRP表達(dá)水平。

1.2.3隨訪及預(yù)后評定 對所有患者出院后進(jìn)行為期1年的隨訪,隨訪方式主要為門診復(fù)查,并對最后一次隨訪時(shí)的膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行記錄,隨訪截止時(shí)間為2023年2月28日。依據(jù)膝關(guān)節(jié)功能評分標(biāo)準(zhǔn)[9],將PTOA患者分為預(yù)后不良組39例(<70分),預(yù)后良好組26例(70～100分)。

2 結(jié) 果

2.1PTOA患者一般資料、炎癥指標(biāo)與血清CX3CL1和Apelin-13的表達(dá)水平情況 兩組在性別及年齡方面比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與對照組相比,試驗(yàn)組中的炎癥指標(biāo)IL-6、瘦素、PCT、hsCRP、TNF-α、WBC均呈上升趨勢,其中IL-6、瘦素、PCT、hsCRP、TNF-α的表達(dá)水平顯著升高,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),試驗(yàn)組中血清CX3CL1的表達(dá)水平顯著升高,Apelin-13的表達(dá)水平顯著下降,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 PTOA患者一般資料、炎癥指標(biāo)與血清CX3CL1和Apelin-13的表達(dá)水平情況 [n(%)或

2.2血清CX3CL1和Apelin-13與炎癥指標(biāo)相關(guān)性分析 Pearson法相關(guān)性分析顯示,CX3CL1與IL-6、瘦素、TNF-α呈正相關(guān)(r=0.528、0.526、0.602,P<0.001)。Apelin-13與IL-6呈負(fù)相關(guān)(r=-0.541,P<0.001)。見表2。

表2 血清CX3CL1和Apelin-13與一般炎癥指標(biāo)相關(guān)性分析

2.3不同預(yù)后炎癥指標(biāo)與血清CX3CL1和Apelin-13的表達(dá)情況 對患者進(jìn)行為期1年的隨訪,結(jié)果顯示,預(yù)后不良發(fā)生率為60.00%。與預(yù)后良好組相比,預(yù)后不良組的IL-6、瘦素、PCT、hsCRP、TNF-α及CX3CL1的水平顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),Apelin-13的表達(dá)水平顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 不同預(yù)后炎癥指標(biāo)與血清CX3CL1和Apelin-13的表達(dá)情況

2.4血清CX3CL1與Apelin-13預(yù)測PTOA預(yù)后不良的診斷價(jià)值分析 ROC曲線結(jié)果顯示,血清CX3CL1和Apelin-13水平預(yù)測預(yù)后不良的AUC分別為0.759(95%CI:0.637～0.857)、0.806(95%CI:0.689～0.893);截?cái)嘀捣謩e為135.04 pg/mL、19.66 ng/L;CX3CL1靈敏度為87.2%,特異度為80.8%;Apelin-13靈敏度為92.3%,特異度為84.6%;血清CX3CL1和Apelin-13聯(lián)合預(yù)測的AUC為0.893(95%CI:0.791～0.956),靈敏度為97.4%,特異度為76.9%。與血清CX3CL1和Apelin-13單獨(dú)指標(biāo)相比,CX3CL1聯(lián)合Apelin-13檢測預(yù)后不良的AUC較高(Z聯(lián)合-CX3CL1=2.010,P=0.044;Z聯(lián)合-Apelin-13=2.091,P=0.036),見表4。

表4 血清CX3CL1與Apelin-13預(yù)測PTOA預(yù)后不良的診斷價(jià)值分析

2.5多元Logistic回歸分析PTOA預(yù)后不良的影響因素 以PTOA預(yù)后不良為因變量,以表3中有差異的因素及血清CX3CL1與Apelin-13進(jìn)行多因素Logistic回歸分析,結(jié)果顯示IL-6、瘦素、TNF-α、CX3CL1與Apelin-13是PTOA預(yù)后不良的影響因素(P<0.05)。見表5。

表5 PTOA預(yù)后不良的多元Logistic回歸分析

3 討 論

PTOA的主要病理變化表現(xiàn)為創(chuàng)傷引起患者關(guān)節(jié)軟骨退化變性及繼發(fā)性的骨質(zhì)增生,主要臨床表現(xiàn)為活動(dòng)障礙,關(guān)節(jié)疼痛,疾病進(jìn)一步發(fā)展可導(dǎo)致患者殘疾,對患者的日常生活及心理造成嚴(yán)重傷害[10-11]。PTOA的致病機(jī)制可以分為三個(gè)階段,第一階段是即時(shí)階段,與膝關(guān)節(jié)損傷期間和之后的病理機(jī)械負(fù)荷有關(guān),第二階段直接發(fā)生在即時(shí)階段之后,并持續(xù)到受傷后的幾周之內(nèi)。這一階段的特征是急性炎癥期,這一時(shí)期會(huì)發(fā)生細(xì)胞外基質(zhì)碎裂,細(xì)胞死亡和在某些情況下的關(guān)節(jié)積血。這個(gè)階段可以在幾個(gè)月后自行消退,也可以持續(xù)并進(jìn)展到第三階段,其慢性炎癥狀態(tài)伴滑膜炎,最終導(dǎo)致PTOA的發(fā)生與發(fā)展[12]。越來越多的研究表明炎癥在PTOA的發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,炎癥可能會(huì)因?yàn)榛颊哧P(guān)節(jié)積血而進(jìn)一步加重患者病情[13-15]。為了更好的治療患者,開發(fā)抗炎療法是PTOA患者臨床治療及預(yù)后的新方向,本研究就PTOA患者血清中CX3CL1與Apelin-13的表達(dá)水平進(jìn)行探索,以期能為PTOA的預(yù)后及病理生理機(jī)制分析提供幫助。

CX3CL1是一種獨(dú)特的趨化因子,表現(xiàn)為跨膜蛋白,經(jīng)過蛋白水解處理可以產(chǎn)生可溶性趨化因子。CX3CL1包含373個(gè)氨基酸長度,具有N端趨化因子結(jié)構(gòu)域(含有77個(gè)氨基酸受體結(jié)合的結(jié)構(gòu)域)。CX3CL1分子在細(xì)胞膜受到各種脫落酶的切割,例如,金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域的蛋白10(ADAM10)、腫瘤壞死因子-α轉(zhuǎn)換酶(TACE),其能夠在炎癥反應(yīng)期間誘導(dǎo)TNF-α并將其加工成活性形式[16]。CX3CL1在神經(jīng)元中產(chǎn)生,最初被翻譯為跨膜蛋白,可以通過蛋白水解產(chǎn)生可溶性趨化因子,CX3CL1通過其唯一的受體CX3CR1釋放信號,CX3CR1位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)內(nèi)的小膠質(zhì)細(xì)胞上,盡管CX3CL1的膜結(jié)合形式與可溶性形式都與CX3CR1相互作用,但它們具有不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能力,有研究表明,CX3CL1在CNS內(nèi)的主要功能是減少促炎反應(yīng),是神經(jīng)的保護(hù)因素[17]。有研究顯示,CX3CR1在冠心病患者外周血T細(xì)胞中大量表達(dá),表明在患者的冠狀動(dòng)脈斑塊內(nèi)發(fā)生了炎癥反應(yīng),存在于外周血T細(xì)胞中的CX3CR1被激活,進(jìn)一步激活了體內(nèi)T細(xì)胞,引發(fā)炎癥反應(yīng)的級聯(lián)反應(yīng),加深了炎癥反應(yīng)的程度[18]。本研究中PTOA患者血清CX3CR1的表達(dá)水平較對照組上升了約1.4倍,表明CX3CR1參與了PTOA發(fā)生發(fā)展期間的炎癥反應(yīng),可能是通過激活免疫反應(yīng)中的T細(xì)胞引發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)來加劇病情的發(fā)展。Pearson法相關(guān)性分析顯示CX3CL1與IL-6、瘦素、TNF-α呈顯著正相關(guān),這表示CX3CL1可能是促進(jìn)了炎癥因子的分泌,進(jìn)一步加重了炎癥反應(yīng),后續(xù)還需擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)范圍進(jìn)一步研究CX3CL1在PTOA的作用機(jī)制。

Apelin是位于染色體Xq25-26.1上的多肽,由APLN基因產(chǎn)生,可以與G蛋白偶聯(lián)受體(APJ)發(fā)生結(jié)合,進(jìn)而參與多種生理過程。依據(jù)終產(chǎn)物氨基酸的長度不同可以劃分出3種類型,包括Apelin-13、Apelin-17、Apelin-36,長度越短的多肽活性越強(qiáng)[19]。研究顯示,Apelin-13作為一種內(nèi)源性肽,可以合成神經(jīng)營養(yǎng)因子及抑制炎癥反應(yīng),具有很強(qiáng)的神經(jīng)保護(hù)作用,給予Apelin-13注射的大鼠體內(nèi)TNF-α及IL-1β的水平被抑制[20]。相關(guān)研究顯示,在2型糖尿病骨質(zhì)疏松患者血清中Apelin-13表達(dá)水平下降,其可以激活骨細(xì)胞內(nèi)的信號分子,促進(jìn)骨細(xì)胞的增殖,骨質(zhì)損傷越嚴(yán)重則Apelin-13表達(dá)水平越低[7]。在本研究中,PTOA患者血清apelin-13表達(dá)水平顯著下降,可能是因?yàn)镻TOA患者體內(nèi)炎性因子過多導(dǎo)致細(xì)胞受損,進(jìn)而導(dǎo)致了Apelin-13的表達(dá)水平下降。與之相反,Apelin在膝骨關(guān)節(jié)炎(KOA)患者中表達(dá)水平升高,其與KOA患者膝關(guān)節(jié)局灶脂質(zhì)代謝相關(guān)[21]。原因可能是Apelin-13與Apelin參與炎癥反應(yīng)發(fā)揮的作用存在差異,具體原因還需要進(jìn)一步探索。Apelin-13與IL-6呈負(fù)相關(guān),表明Apelin-13對炎癥有抑制作用,這與Apelin-13在AD的作用相同,下一步將擴(kuò)大樣本量驗(yàn)證Apelin-13在PTOA中的表達(dá)水平并探索其在PTOA發(fā)病機(jī)制中的作用。

多元Logistic回歸分析結(jié)果顯示,CX3CL1與Apelin-13是PTOA預(yù)后不良的影響因素,說明在PTOA的發(fā)生與發(fā)展中,CX3CL1與Apelin-13可能發(fā)揮重要作用。ROC曲線下面積表明,血清CX3CL1和Apelin-13水平預(yù)測預(yù)后不良的AUC分別為0.759、0.806,均具有較好的預(yù)測價(jià)值,但二者聯(lián)合檢測的AUC更高,說明CX3CL1和Apelin-13聯(lián)合檢測PTOA預(yù)后不良的診斷價(jià)值更高,可能為PTOA的預(yù)后治療提供參考。

綜上所述,PTOA患者血清CX3CL1的表達(dá)水平顯著升高,Apelin-13的表達(dá)水平顯著下降,二者是PTOA患者預(yù)后不良的影響因素,聯(lián)合檢測CX3CL1與Apelin-13對PTOA患者預(yù)后提供幫助,CX3CL1與Apelin-13有望成為PTOA預(yù)后的潛在分子生物標(biāo)志物。本研究的不足之處是未對CX3CL1,Apelin-13表達(dá)水平與PTOA發(fā)病階段進(jìn)行深入研究,后期將擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步分析CX3CL1與Apelin-13與PTOA的發(fā)病階段是否具有相關(guān)性,以及二者在PTOA疾病發(fā)展中的作用機(jī)制,為PTOA的預(yù)后及病理機(jī)制研究提供參考。