血清CCL18、TIMP-1、Apelin 表达与膝骨关节炎严重程度的相关性

闫理想

（南阳医学高等专科学校第一附属医院，河南 南阳 473000）

膝关节骨关节炎（Knee osteoatthritis，KOA）作为临床常见骨关节疾病，涉及关节软骨破坏、骨性生长及滑膜异常，以疼痛、弹响、功能障碍等为主要临床表现，是影响中老年人生存质量及致残的重要因素[1-2]。目前临床尚无有效逆转及阻断KOA 进展的治疗手段，因此积极探讨KOA 病因及发病机制对其防治是骨科亟待解决的重要问题[3-4]。目前，KOA 早期诊断主要依靠影像学改变，但其缺乏特异性与敏感性，难以对KOA 病情变化作出有效诊断，延误治疗，因此从分子生物学角度寻求早期诊断并评估KOA 严重程度的标志物对提高临床诊断效能具有重要意义[5-6]。研究显示，长期慢性炎症及损伤在KOA 发生及进展中发挥重要作用[7]。CC 趋化因子配体18（CCchemokine ligand 18，CCL18）作为炎症反应过程中分泌的可溶性蛋白质，其高表达状态可诱导T 和B 淋巴细胞进入炎症部位，在关节侵袭中发挥关键作用[8]。基质金属蛋白酶组织抑制物-1（Tissue inhibitor of matrix metalloprotease-1，TIMP-1）作为可通过抑制MMPs 降解基质蛋白质，而膝骨关节炎病理过程过量MMPs 释放打破MMPs/TIMP 平衡，致使关节软骨细胞外基质被过度降解，引发软骨系列退变表现[9]。

APJ 内源性配体（Apelin）作为新型脂肪因子，其水平变化与糖尿病、高血压及脂肪代谢紊乱等多种代谢综合征存在密切关联；而脂肪因子在肥胖KOA患者发生中发挥重要作用，并于KOA 严重程度相关，提示Apelin 可能在软骨代谢中发挥作用，参与炎症调节过程[10]。

目前临床对CCL18、TIMP-1、Apelin 在KOA 病变中的作用机制及与炎症程度的相关性研究报道较少，为明确血清CCL18、TIMP-1、Apelin 在KOA 中的变化及与病情程度的相关性，本研究随机选取本院74 例KOA 患者进行研究。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021 年10 月至2022 年10 月我院接收的膝骨关节炎患者74 例为研究组，男39 例、女35 例，年龄60.00±9.35 岁，病程4.50±3.83 y，BMI 指数24.77±2.59 kg·m-1，病变部位：左侧39 例、右侧35例，KL 分级：KL-220 例、KL-337 例、KL-417 例；同期选取体检健康人员100 例为对照组，男51 例，女49 例，年龄60.00±7.65 岁，BMI 指数24.41±2.71 kg·m-1。对比两组临床资料情况，无统计学差异（P＞0.05），研究具有可比性。纳入标准：符合《骨关节炎诊断及治疗指南（2010 年）》[11]中相关诊断标准；存在膝关节疼痛、转侧不利等症状表现；X 线片检查显示有骨赘形成，Kellgren-Lawrence 分级2～4 级；膝关节晨僵时间＜30 min，活动时出现明显骨磨音；健康对照者身体健康，无任何疾病；签署知情同意书。排除标准：继发性膝骨关节炎；膝关节急性外伤；膝关节存在外伤；患痛风、关节感染、类风湿关节炎等系统性炎症疾病；患自身免疫性疾病、代谢性疾病；患膝关节肿瘤或其他恶性肿瘤；既往存在膝关节穿刺、关节腔内药物治疗或手术史。

1.2 方法

1.2.1 CCL18、TIMP-1、Apelin 水平测定

入组当日取患者空腹静脉血5 mL，常温静置后以3500 r·min-1转速高速离心10 min 分离上清，采用酶联免疫吸附法测定CCL18、TIMP-1、Apelin 水平。具体方法：设置空白孔、标准孔、待测样品孔，加入样品稀释液、标准品、待测样片，混匀，覆膜，孵育60 min。弃孔内液体，甩干，清洗反应板。加入100 μL CCL18、TIMP-1、Apelin 检测液，覆膜，孵育60 min，弃孔内液体，甩干、洗涤反应板，加入100uL 底物溶液，遮光显色0.5 h，加入终止液，轻弹酶标板终止反应。使用酶标仪（型号iMark，Bio-RAD 公司）测定450 nm 处吸光值，通过标准曲线计算指标含量。所有操作由高资历检验医生严格遵循试剂说明书进行操作。

1.2.2 骨关节炎指数评估

采用美国西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（Western Ontario and McMaster University osteoarthritis index，WOMAC）[12]从疼痛、僵硬、关节功能3 个维度评估膝骨关节炎患者疾病严重程度，共24 项条目，分值范围0～96 分，WOMAC 分值与关节炎严重程度呈反比。

1.3 统计学方法

采用SPSS19.0 统计软件进行分析处理。应用Kolmogorov-Smirnov 检验数据是否符合正态分布，符合正态分布以均数±标准差（）表示，levene 法进行方差齐性检验，两组间比较采用独立样本t 检验，多组间行F 值数据计算；计数资料以例或率（n（%））表示，组间比较采用x2检验，P＜0.05 有统计学意义。

2 结果

2.1 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平比较

如表1 所示，研究组CCL18、Apelin 水平高于对照组，TIMP-1 低于对照组，组间差异显著（P＜0.05）。

表1 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平比较（）

表1 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平比较（）

注：与对照组相比，*P＜0.05。

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2.2 不同KL 分级血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 评分比较

如表2 所示，血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 评分在不同KL 分级患者中差异均具有统计学意义（P＜0.05），KL-4 级患者血清CCL18、Apelin 水平及WOMAC 评分高于KL-3 级、KL-2 级患者，TIMP-1 低于KL-3 级、KL-2 级患者（P＜0.05）。

表2 不同KL 分级血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 评分比较（）

表2 不同KL 分级血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平及WOMAC 评分比较（）

注：与KL-2 级相比，*P＜0.05；与KL-3 级相比，#P＜0.05。

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2.3 血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平与WOMAC评分的关系

如图1 所示，以血清CCL18、TIMP-1、Apelin 进行相关性研究，结果显示血清CCL18、Apelin 与WOMAC 评分呈正相关，TIMP-1 与WOMAC 评分呈负相关。

2.4 膝骨关节炎患者疾病严重程度多因素Logistic 回归分析

如表3 所示，以WOMAC 评分为因变量，将CCL18、TIMP-1、Apelin 作为自变量，赋值升高设为1，正常设为0，纳入二分类多因素Logistic 回归模型分析，结果显示，CCL18、TIMP-1、Apelin 是影响膝骨关节炎患者病情程度的危险因素（P＜0.05）。

表3 膝骨关节炎患者疾病严重程度多因素Logistic 回归分析

注：A CCL18 与WOMAC 评分呈正相关（r=0.705，P=0.001）；B TIMP-1 与WOMAC 评分呈负相关（r=-0.558，P=0.012）；C Apelin 与WOMAC 评分呈正相关（r=0.772，P＜0.001）。

3 讨论

KOA 作为一种以骨质增生、关节软骨变性为特点的常见关节慢性退行性疾病，以中老年人员为主要发病群体，主要表现为疼痛、关节活动受限等，对患者日常生活造成影响的同时增加致残风险[13]。数据显示，受人口老龄化及生活不规律影响，肥胖患者逐渐增多，全球范围内KOA 发病率也随之增多[14]。目前，临床主要依靠影像学改变评估KOA 严重程度，但该方法成本高、缺乏客观指标，因而寻求新的生物标志物对疾病诊断及疾病严重程度评估具有独特意义[15]。KOA 发病机制复杂，可能与细胞因子、蛋白酶等作用相关[16]。研究显示，长期慢性炎症的损伤及修复与KOA 发生及疾病见长存在密切关联。CCL18 作为重要趋化因子，在单核细胞/巨噬细胞和树突细胞中高表达[17]。研究显示，CCL18 浓度在KOA 患者外周血中呈异常高表达，并随KOA 疾病严重程度增加而升高，提示CCL18 在KOA 严重程度中的可能作用[18]。本文研究结果显示，CCL18 在KOA 患者血清中呈现异常波动，且其浓度变化与KOA 患者KL-分级呈线性相关，表明监测KOA 患者CCL18 变化可对疾病进展做出评估。TIMP-1 是骨关节炎发病中的重要细胞因子，其水平变化与关节软骨机制降解和软骨细胞功能关系密切[19]。研究显示，TIMP-1 作为MMP-3 抑制物，可1: 1 结合活化MMP-3 形成复合物，可通过特异性抑制MMP-3 活性，避免软骨基质裂解，并随病情加重逐渐降低；此外研究显示，KOA 患者血清TIMP-1 水平显著低于对照组，推测TIMP-1 在KOA发病机制中的可能作用[20-21]。通过对比2 组研究结果，TIMP-1 在KOA 血清中呈异常表达，且其水平变化KL-分级变化而变化，并与WOMAC 评分呈线性相关，提示TIMP-1 与KOA 发生及疾病进展存在关联，可通过监测其水平变化评估KOA 病情严重程度。随研究深入发现，成骨细胞表达Apelin 及其受体APJ，Apelin 通过APJ 促进成骨细胞转录、增殖的同时抑制成骨细胞凋亡[22-23]。研究显示，Apelin 水平随KOA 患者KL-分级升高而升高，提示Apelin 在骨代谢及骨重建中的重要作用[24]。通过对比两组研究结果，KOA 患者血清中Apelin 呈现异常波动，且其水平变化与KOA 病情程度变化相关，并随疾病加重而升高，表明监测KOA 患者Apelin 变化可对疾病进展作出判断。此外本研究研究经多因素Logistic 回归模型分析证实CCL18、TIMP-1、Apelin 为影响KOA 疾病严重程度的独立危险因素，临床可通过测定上述指标水平变化为KOA 疾病严重程度评估提供信息支持。综上所述，随病情严重程度发展KOA 患者机体内血清CCL18、TIMP-1、Apelin 水平呈异常波动，血清CCL18、TIMP-1、Apelin 变化与WOMAC 评分呈线性相关，且CCL18、TIMP-1、Apelin 作为影响KOA进展的独立影响因素，为临床判断KOA 病情程度评估提供信息支持。故CCL18、TIMP-1、Apelin 在KOA 病情程度判断中具有潜在广阔的应用前景，有望发展为KOA 病情判断的重要辅助指标，为临床治疗方案确定提供更为准确的量化参考。