关节液中脂联素水平与膝关节骨关节炎严重程度的相关性研究

王晓滨 尹自龙 薛庆云

（北京医院骨科，北京 100730）

关节液中脂联素水平与膝关节骨关节炎严重程度的相关性研究

王晓滨 尹自龙 薛庆云*

（北京医院骨科，北京 100730）

背景：众所周知，肥胖是引起骨关节炎发生、发展的危险因素之一。肥胖人群容易发生关节炎的原因是超载作用和代谢因素。脂肪组织是一个活跃的器官，它的分泌脂肪细胞因子包括脂联素进入全身循环，参与了骨关节炎的发病。

目的：测量骨关节炎患者血清和关节滑液中脂联素水平，分析其与膝关节骨关节炎严重程度的相关性。

方法：64例膝关节骨关节炎患者（关节炎组）和19例因半月板或韧带损伤患者（对照组，行关节镜检查后排除软骨损伤）被纳入本研究。采用 Kellgren-Lawrence（KL）标 准 对 关节炎患者的膝关节前后位 X 线片进行评 估 分 级。使用酶联免疫吸附试验检测脂联素在对照组和关节炎组患者血清和关节滑液中的表达水平。使用 WOMAC 量表（Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index）评估患者膝关节功能。

结果：骨关节炎组患者血清中的脂联素水平[（6177.8±991.0）ng/ml]高于对照组[（5793.4±673.3）ng/ml]，但差异无统计学意义（P=0.12）。但 在骨关节炎组患者，血清中的脂联素浓度[（6177.8±991.0）ng/ml]显著 高于关节滑液中的脂联素[（824.3± 304.7）ng/ml，P<0.001）。 关 节炎患者 关 节液中脂 联 素浓度 与 评 估疾病 的 严 重程度 呈 负相关（r=-0.51，P< 0.001），但血清脂联素浓度与疾病的严重程度关联不显著（r=-0.17，P=0.18）。血清脂联素水平、滑膜液脂联素水平与MOMAC 疼痛评分均不显著相关（r=-0.01 和 r=-0.13，P＞0.05）。

结论：骨关节炎患者滑膜液中脂联素水平与膝关节炎严重程度呈负相关。检测关节滑液中的脂联素可能有助于早期发现关节炎。

脂联素；疾病严重程度；骨关节炎；滑液

Background:Obesity is a well-known risk factor for the development and the progression of osteoarthritis.The overloading and metabolic factors may contribute to the high prevalence of osteoarthritis among obese individuals.Adipose tissue is an active organ that secrets adipokines into the systemic circulation.Among these,adiponectin has been implicated in the pathogenesis of osteoarthritis.

Objective:To investigate the correlation between adiponectin concentrations in plasma and synovial fluid and knee osteoarthritis severity.

Methods:Sixty-four osteoarthritis patients and nineteen controls(meniscus or ligament injury without cartilage injury under arthroscopy)were enrolled in this study.The progression of osteoarthritis was classified by Kellgren-Lawrence grading scale by evaluating X-ray changes observed in anteroposterior knee radiography.Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index(WOMAC)was used to rate knee function.The concentrations of adiponectin in plasma and synovial fluid were determined by commercial enzyme-linked immunosorbent assay.

Results:Plasma levels of adiponectin were higher in osteoarthritis patients as compared with the controls,but there were no significant difference between them([6177.8±991.0]ng/ml vs[5793.4±673.3]ng/ml,P=0.12).Adiponectin levels in plasma of osteoarthritis patients were significantly higher with regard to paired synovial fluid([6177.8 ± 991.0]ng/ml vs[824.3 ± 304.7]ng/ml,P<0.001).The concentration of adiponectin of synovial fluid was negatively correlated wtih the severity of osteoarthritis(r=−0.51,P<0.001),while plasma adiponectin concentration was not correated to the severity of osteoarthritis(r=-0.17,P=0.18).Neither adiponectin of synovial fluid nor plasma adiponectin were correlated with WOMAC score (r=-0.13,r=-0.01,P＞0.05).

Conclusions:The concentration of leptin of synovial fluid were is closely related to the radiographic severity of osteoarthri tis.Therefore,it is recommanded that adiponectin of synovial fluid can be used as an effective marker for early detection of osteoarthritis.

关节炎（osteoarthritis,OA）是 以关节软骨破 坏为特征的慢性退行性疾病。预防或治疗OA的研究进展，主要依赖于明确骨关节炎的发病机制和识别造成关节进行性破坏的病因。肥胖一直被认为是骨关节炎的危险因素[1-4]。在负重关节如膝关节，肥胖会增加关节的机械应力，导致软骨退变[4]。然而，肥胖在非负重关节如手指关节也与OA发病明显相关，这表明有代谢因素导致肥胖人群骨关节炎的高患病率[5]。

脂肪组织通过分泌脂肪细胞因子参与代谢，其中脂联素在循环系统的脂肪因子中所占比例最高。基于以下研究结果脂联素被认为参与了OA的发病：OA患者血清中脂联素水平显著高于健康对照较高[6]。侵蚀性关节炎患者血液中脂联素浓度比非侵蚀性关节炎高[7]。在 OA 关节滑膜液中检测到脂联素，在关节内组织有脂联素受体表达[8-12]。

因此，我们假定OA患者血清和关节液中的脂联素水平可能与关节炎严重程度有关。在本研究中，我们的目的是探讨膝关节炎患者关节液和血清中脂联素浓度和X线片严重程度以及患者主观疼痛的相关性，以评估它在OA的发病中的作用。

1 资料与方法

1.1 研究对象

根据美国风湿病学院标准，64例确诊为膝关节骨关节炎在我院门诊注射玻璃酸钠的患者纳入本研究。采用1995年美国风湿病协会修订的膝关节OA诊断标准：①就诊前1个月内大多数时间膝痛；②X线片示膝关节边缘骨赘；③关节液检查符合骨关节炎（清晰、黏稠、白细胞计数＜2×109/L）；④年龄≥40岁；⑤晨僵持续时间≤30 min；⑥活动时有关节摩擦音。符合①②，或①③⑤⑥，或①④⑤⑥即可确诊。排除标准：关节置换术后；治疗前2周内使用过糖皮质类固醇激素、非甾体类消炎镇痛药者；6个月内曾行关节腔内注射；有其他导致疼痛的疾病、影响对关节症状的判断（如感染、创伤、肿瘤和类风湿等）。19例因半月板或韧带疾病行关节镜检查的患者，排除有软骨损伤后作为对照（表1）。

1.2 临床评价

使用 Kellgren-lawrence 分级标准对患者膝关节前后位X线片进行评估。根据疾病严重程度，OA分为五个等级：0级，正常，无X线改变；1级，关节间隙可疑狭窄，可能有骨赘；2级（轻度），明确的骨赘，关节间隙正常或可疑狭窄；3级（中度）中度骨赘，关节间隙明确狭窄，软骨下骨部分硬化，可能有畸形；4级（重度），巨大骨赘，关节间隙明显变窄，软骨下骨严重硬化，明确的畸形。定义 X线片上 K-L分级≥2 级为骨关节炎。

WOMAC关节评分从疼痛、僵硬和关节功能三方面评价膝关节炎的严重程度和治疗效果。由轻微到极端疼痛或困难以0～4分计量，分值越大，膝关节炎症状越严重。

1.3 实验室方法

留禁食12 h患者和对照的清晨静脉血，除常规送检 ASO，RF 和 CRP 检查外，4°C 下 1000 g 离心 15 min后取上清贮存于-80℃冰箱内备用。对关节炎患者无菌条件下常规关节腔穿刺治疗,对照行关节镜检查置入穿刺套管，注药或注生理盐水前抽取关节滑液 ，半 小时 内标 本 4℃下 5000 g 离 心 20 min 离心 去除细胞核，关节内组织碎片，取上清储存在冻存管，置于-80°C冰箱内备用。

脂联素浓度的定量测定是用商业酶联免疫吸附试验（ELISA，Quantikine，R＆D 系统，明尼阿波利斯，明尼苏达州）。根据说明书，分别设空白孔、标准品孔、待测样品孔。在酶标包被板上标准品孔中加入稀释好的标准品在酶标包被板上待测样品孔中先加样品稀释液 40 μl，然后再加待测样品 10 μl（样品最终稀 释 度 为 5 倍 ）。 轻 轻 晃 动 混 匀 ，37℃ 温 育 30 min。洗 板 5 次 ，除 空白 孔外 每孔 加入 酶标 试剂 50 μl，混匀，37℃温育 30 min。洗板 5 次，每孔先加入显色剂A 50 μl，再加入显色剂 B 50 μl，混匀，37℃避光显色10 min。每孔加终止液 50 μl终止反应。以空白孔调零，在 450 nm波长下测量各孔的吸光度值（OD 值）。根据标准品的浓度及对应的OD值计算出标准曲线的直线回归方程，再根据样品的OD值在回归方程上计算出对应的样品浓度。由于样品稀释，其实际浓度应该乘以总稀释倍数。

表1 关节炎组和对照组一般情况比较（）

表1 关节炎组和对照组一般情况比较（）

?

1.4 统计学处理

统计分析采用 SPSS 10.0。采用正常状态和方差齐性检验测试分析血清和滑液中脂联素浓度，年龄，体重指数。各组之间进行了比较采用 Mann-Whitney U检验等。使用非参数检验 Spearman相关系数分析脂联素水平与体重指数和K-L分级，WOMAC 疼痛评分之间的联系。以平均值±标准差记录数据，P< 0.05时为差异有统计学意义。

2 结果

骨关节炎患者[（62.4±11.9）岁]和对照组[（39.1± 7.5）岁]之间存在显著的年龄差异（P<0.001），两组之间性别差异不显著（P＝0.5）。骨关节炎患者的体重指数[（26.1±1.6）kg/m2]与对照组[（25.5±1.1）kg/m2]无显著性差异（P=0.43）。见表1。

关节炎组的血清和关节滑液中，对照组的血清中均检测到脂联素。关节炎组的血清中脂联素水平[（6177.8±991.0）ng/ml]和对照组[（5793.4±673.3）ng/ml]无统计学差异（P=0.12），关节炎组血清中的脂联素水平[（6177.8±991.0）ng/ml]显著高于关节滑液中的水平[（824.3±304.7）ng/ml]（P<0.001）。

关节液中的脂联素和血液中的脂联素水平无显著 相 关 性（r=0.15，P=0.1）。 关 节 液 和 血 液 中 的 脂 联素与 WOMAC 评分相关不显著（r=-0.13，r=-0.01，P> 0.05）。

将64例骨关节炎患者按照X线片K-L分级标准划分：2级15例，3级31例，4级18例。数据显示，患者的的X线分级越高，关节滑液中脂联素也越低（r=−0.51，P<0.001）。关节滑液中的脂联素水平与患者的身高体重指数 BMI呈负相关（r=-0.32，P=0.011）。但血清中的脂联素与 X 线分级无明显关联（r=-0.17，P=0.18）。见表2。

表2 不同KL分级关节炎患者关节液和血清中脂联素水平比较（）

表2 不同KL分级关节炎患者关节液和血清中脂联素水平比较（）

?

鉴于年龄，性别，体重指数可以影响骨关节炎严重程度，因此，我们进行了多因素 Logistic回归分析，以年龄，性别和体重指数作为OA的协变量，以探讨关节滑液中脂联素与骨关节炎严重程度（X线K-L分级）的关系。我们发现，纠正了年龄，性别与BMI的影响，滑液中脂联素和骨关节炎的严重程度（X线KL分级）呈负相关（P=0.02）。

3 讨论

脂联素是一种多肽，有三聚体（低分子量），六聚体（中分子量），和寡聚结构（高分子量）大小不同的的复合物[13,14]。脂联素与生活方式的密切相关，具有拮抗胰岛素抗性、动脉粥样硬化和炎症的能力。脂联素发挥抗炎作用的机制是向下调节促炎细胞因子合 成，如 肿瘤 坏死因 子α和 白 细胞 介 素-1β（IL-1β）[15]，另一方面，它还能诱导抗炎因子 IL-10，IL-1 受体拮抗剂（IL-1Ra）的表达[16,17]。

虽然脂联素可以在很多情况下拮抗炎症介质，它在关节疾病的作用仍有争议。Chen 等[10]认为脂联素在OA发病中起保护作用，其机制是通过诱导金属蛋白酶2 组织抑制剂的表达，抑制白细胞介素-1β诱导的基质金属蛋白酶-13合成。但也有研究发现骨关节炎和类风湿关节炎患者的滑膜成纤维细胞，软骨细胞和髌下脂肪垫分泌脂联素，导致 IL-6，IL-8 和基质金属蛋白酶与一氧化氮水平增加，这些介质加剧了炎症和关节软骨损害[12,18]。脂联素不同的效应可能取决于它在关节内的不同浓度[18]。

本研究结果显示，无论是对照组还是骨关节炎患者体内，血清脂联素浓度均显著高于其滑膜浓度，这 与 以 往 的 研 究[6,9,12]在 骨关 节 炎 和 类 风 湿 关 节 炎 中的结论相同。脂联素可能主要是由关节外组织和外周脂肪储备释放后进入体循环，然后通过滑膜进入关节。关节液中脂联素水平低的原因可能是脂联素分子量大，化学结构复杂，转运受到滑膜屏障限制。骨关节炎患者关节内环境的改变（炎性介质浓度升高，血管通透性增加等）可能改变了滑膜屏障的通透性，造成了骨关节炎患者体循环中的脂联素比对照更容易进入关节内的滑液组织中。这就可以解释本研究中关节炎组和对照组血清脂联素水平相似，但对照组滑液脂联素水平显著低于关节炎组的事实。另一种可能的解释是，在骨关节炎发病的关节内，脂联素的破坏程度超过了其合成水平。

我们发现在患者体内脂联素的血清浓度和滑膜浓 度 相 关 不 显 著 ，这 与 以 往 研 究 结 果 相 反[11,13,19]。 我们考虑可能的原因是，滑液中脂联素的主要来源可能是关节内组织，如滑膜，关节软骨关节，髌下脂肪垫[20]，所以滑液中脂联素浓度与体循环关系不大。另一种原因可能是基于本研究的系统误差，由于部分关节炎患者是进食后在门诊进行关节腔穿刺取滑液标本的，而抽血都是空腹进行的，饮食对脂联素的影响不容忽视。

我们还发现，关节液中脂联素水平与X线分级显著负相关。评级越高，病情越重，脂联素水平越低。关节液中脂联素浓度低的患者有罹患更严重骨关节炎的风险。这种关联提示脂联素作为一种抗炎介质在OA发病中起保护作用。无论是关节内还是在全身循环中，脂联素缺乏都会引起炎症和关节破坏[20]。

无论关节炎病情轻重，我们都能检验出骨关节炎患者关节液中的脂联素，而无法测出对照关节液中的脂联素，即使两者血清中的脂联素水平相似。与血液相比，关节滑液更能直观、灵敏地反映关节炎症和软骨代谢的状态。因此，检测关节液中的脂联素对早期诊断骨关节炎，测定评估骨关节炎的进展大有裨益。

在本研究中，我们发现在血清和滑液中的脂联素水平与体重指数呈负相关，这说明在骨关节炎的启动和进展中，脂联素和肥胖可能存有代谢方面的关联。在对脂联素和关节X线分级的回归分析时，我们把体重指数和性别年龄一起划为了混杂因素，纠正了BMI的影响，增加了滑液中脂联素和骨关节炎的严重程度相关的可信度。我们没有发现脂联素与WOMAC 功能评分的关联。推测原因可能是WOMAC同时覆盖了疼痛、僵硬和功能障碍三方面，较多的受观察对象的主观因素影响，而不象K-L分级那样客观。

本研究不可避免地存在一定缺陷。首先，关节炎组和对照组存在着显著的年龄差异，这种差异很难避免，因为与OA同年龄组的正常人关节是不会接受关节腔穿刺或关节镜检查的。其次，对性别体重指数以外的潜在干扰因素，如内科合并症，体型（腰围）等评估不足。最后，保存标本时没有添加蛋白酶抑制剂，所以可能存在蛋白裂解的可能。但是我们取样后马上冻存和冻融后立即检测，已经把蛋白降解减轻到了最低。

综上所述，骨关节炎患者体内血清脂联素浓度显著高于滑液。骨关节炎患者滑液脂联素水平与疾病严重程度呈负相关。检测关节滑液中的脂联素可能有助于早期发现骨关节炎。

[1]Englund M,Lohmander LS.Risk factors for symptomatic knee osteoarthritis fifteen to twenty-two years after meniscectomy.Arthritis Rheum,2004,50:2811-2819.

[2]Aaboe J,Bliddal H,Messier SP.Effects of an intensive weight loss program on knee joint loading in obese adults with knee osteoarthritis.Osteoarthritis and Cartilage,2011, 19(7):822-828.

[3]Abbate LM,Jordan JM.Weight change in osteoarthritis.Osteoarthritis and Cartilage,2012,20(4):268-270.

[4]Felson DT,Zhang Y,Anthony JM,et al.Weight loss reduces the risk for symptomatic knee osteoarthritis in women:The Framingham Study.Ann Intern Med,1992,116:535-539.

[5]Pottie P,Presle N,Terlain B,et al.Obesity and osteoarthritis:more complex than predicted.Ann Rheum Dis,2006, 65:1403-1405.

[6]Laurberg TB,Frystyk J,Ellingsen T,et al.Plasma adiponectin in patients with active,early,and chronic rheumatoid arthritis who are steroid-and disease-modifying antirheumatic drug-naive compared with patients with osteoarthritis and controls.J Rheumatol,2009,36:1885-1891.

[7]Filková M,Lisková M,Hulejová H,et al:Increased serum adiponectin levels in female patients with erosive compared with non-erosive osteoarthritis.Ann Rheum Dis,2009,68: 295-296.

[8]Junker S,Frommer KW,Krumbholz G.Expression of adipocytokines in osteoarthritis osteophytes.Osteoarthritis Cartilage,2012,20:S115-S115.

[9]Presle N,Pottie P,Dumond H,et al.Differential distribution of adipokines between serum and synovial fluid in patients with osteoarthritis:contribution of joint tissues to their articular production.Osteoarthritis Cartilage,2006,14:690-695.

[10]Chen TH,Chen L,Hsieh MS,et al.Evidence for a protective role for adiponectin in osteoarthritis.Biochim Biophys Acta,2006,1762:711-718.

[11]Hao D,Li M,Wu Z,et al.Synovial fluid level of adiponectin correlated with levels of aggrecan degradation markers in osteoarthritis.Rheumatol Int,2011,31(11):1433-1437.

[12]Lago R,Gomez R,Otero M,et al.A new player in cartilage homeostasis:adiponectin induces nitric oxide synthase type II and pro-inflammatory cytokines in chondrocytes.Osteoarthritis Cartilage,2008,16:1101-1109.

[13]Kadowaki T,Yamauchi T:Adiponectin and adiponectin receptors.Endocr Rev,2005,26:439-451.

[14]Song H,Chan J,Rovin BH.Induction of chemokine expression by adiponectin in vitro is isoform dependent.Transl Res,2009,154:18-26.

[15]Ahonen TM,Saltevo JT,Kautiainen HJ,et al.The association of adiponectin and low-grade inflammation with the course of metabolic syndrome.Nutr,Metab Cardiovasc Dis,2012,22(3):285-291.

[16]Norata GD,Raselli S,Grigore L,et al.Leptin:adiponectin ratio is an independent predictor of intima media thickness of the common carotid artery.Stroke,2007,38(10):2844-2846.

[17]Tilg H,Moschen AR.Adipocytokines:mediators linking adipose tissue,inflammation and immunity.Nat Rev Immunol,2006,6(10):772-783.

[18]Ehling A,Schaffler A,Herfarth H,et al.The potential of adiponectin in driving arthritis.J Immunol,2006,176(7): 4468-4478.

[19]Staikos C,Ververidis A,Drosos G,et al.The association of adipokine levels in plasma and synovial fluid with the severity of knee osteoarthritis.Rheumatology(Oxford),2013, 52(6):1077-1083.

[20]Yusuf E,Ioan-Facsinay A,Bijsterbosch et al.Association between leptin,adiponectin and resistin and long-term progression of hand osteoarthritis.Ann Rheum Dis,2011,70 (7):1282-1284.

关于组织中国骨科医生代表团赴印度出席“第八届国际ASAMI大会”会议通知

（8th International ASAMI Conference）

国际 Ilizarov 技术学习与应用协会（ASAMI）主办，国际肢体延长与重建协会（ILLRS）及印度矫形外科协会协办的第八届国际 Ilizarov 技术应用与进展大会，将于 2014 年 9 月 18 日～21 日在印度 Goa召开。届时将有来自世界各地的矫形外科专家与会交流，美国著名矫形外科专家 Dror Paley，意大利著名矫形外科专家 Maurizio Catagni及来自 Ilizarov 技术发源地俄罗斯库尔干的专家等将悉数莅会。这是代表世界肢体畸形矫正与功能重建最高水平的国际大会，将是一场学术碰撞与文化交流的盛宴。国际肢体延长与重建协会（ILLRS）中国组委会主席，中国骨科医师分会外固定与肢体重建委员会主席秦泗河教授将组织中国骨科医生代表团赴会。欢迎各位骨科同仁积极报名参会和投稿。

会议详情（会议投稿注册费用等译成中文）请点击登录秦泗河主任首页：

http://www.qinsihe.com/index.php/qin/news_content/40

报名联系方式：秦泗河矫形外科办公室工作秘书刘昱欣

电话：15801000259

传真：010-58122956

邮箱：wgd20131220@163.com（邮件请注明“参加印度会议”）

Correlation between adiponectin in synovial fluid and knee osteoarthritis severity

WANG Xiaobin,YIN Zilong,XUE Qingyun*
(Orthopeadic Department of Beijing Hospital,Beijing 100730,China)

Adiponectin;Disease severity;Osteoarthritis,synovial fluid

*通信作者：薛庆云，E-mail:xueqingyun163@163.com