硫酸氨基葡萄糖对膝骨关节炎患者血清及关节液基质金属蛋白酶类及前列腺素E2的影响

张毅 高青 李全民唐枫燕 宋晓辉

（解放军第二炮兵总医院内分泌科，北京100088）

硫酸氨基葡萄糖对膝骨关节炎患者血清及关节液基质金属蛋白酶类及前列腺素E2的影响

张毅 高青 李全民*唐枫燕 宋晓辉

（解放军第二炮兵总医院内分泌科，北京100088）

背景：目前，骨关节炎（OA）的诊断主要依靠临床表现及影像学检查，针对OA早期的病变标志物研究较少，其早期诊断相对困难，因此需进一步研究探索OA的具体病因及发病机制。

目的：观察硫酸氨基葡萄糖（GS）对膝OA患者血清及关节液基质金属蛋白酶类（MMPs）及PGE2的影响。

方法 ：2011年3月至2012年9月在我院住院诊断为膝OA患者56例，随机分为两组各28例，分别为GS（500 mg/次，tid）组和对照组，连续给药12周，ELISA法检测治疗前后血清及关节液MMP-3、MMP-13和PGE2水平，并进行比较和分析。

结果：经过12周治疗后，GS组患者血清MMP-3、MMP-13和PGE2水平显著下降，与对照组比较有统计学差异（P＜0.05）。

结论：GS治疗膝OA的疗效与能抑制膝OA患者血清及关节液MMP-3、MMP-13和PGE2水平有关。

骨关节炎，膝；基质金属蛋白酶类；前列腺素E类

Background:The diagnosis of osteoarthritis relies mainly on clinical manifestations and imaging examination.There are few researches about biomarkers related to early osteoarthritis,and it is relatively difficult to diagnose early osteoarthritis. Therefore,it is necessary to further explore the etiology and pathogenesis of osteoarthritis.

Objective:To evaluate the effect of glucosamine sulfate(GS)on serum and synovia matrix metalloproteinases(MMPs)and prostaglandin E2(PGE2)levels in patients with knee osteoarthritis.

Methods:Fifty-six patients with knee osteoarthritis admitted to our hospital between March 2011 and September 2012 were randomly divided into GS group(500 mg,tid)and control group(n=28).After 12-week treatment,the levels of MMP-3, MMP-9 and PGE2 in the serum and synovia were detected by enzyme linked immurosorbent assay(ELISA).

Results:Compared with those in the control group,the levels of MMP-3,MMP-9 and PGE2 in the serum and synovia were significant decreased in the GS group after treatment(P＜0.05).

Conclusions:GS is useful to treat knee osteoarthritis by decreasing the MMP-3,MMP-9,and PGE2 in serum and synovia.

骨关节炎（osteoarthritis,OA）是一种多发于老年人的慢性退行性骨关节病，主要以软骨丢失并伴有关节周围骨反应为特征，发病部位多为膝关节。在OA的发病过程中关节软骨基质分解和合成代谢处于动态平衡，这一过程受体内多种细胞因及生长因子调控。其中基质金属蛋白酶类（matrix metalloproteinase,MMPs）及 前 列 腺 素E2（prostaglandin E2, PGE2）等在软骨代谢中发挥关键作用。MMPs是一大类具有相似结构，可导致细胞外基质变性最重要的蛋白酶[1,2]，近年来研究表明MMP-13和MMP-3与OA发病密切相关，MMP-3及MMP-13均可不同程度降 解 细 胞 外 蛋 白 多 糖 、Ⅱ 型 胶 原[3-5]。 而 前 列 腺 素PGE2是参与对OA软骨与滑膜损伤的重要致病因子，是滑膜炎症和关节疼痛的直接原因所在[6]。本研究通过采用夹心酶联免疫吸附法测定膝OA患者血清及膝关节液中MMP-3、MMP-13及PGE2水平，进一步探讨 硫 酸 氨基葡萄糖（glucosamine sulfate,GS）治疗OA的作用机制。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：①病程至少6个月，膝OA诊断标准参考美国风湿病学会制定标准[7]；②试验前4周以及试验期间未使用其他止痛药物、皮质类固醇药物及具有消炎镇痛作用的中药及中成药。排除标准：①曾发生过消化性溃疡或胃十二指肠出血病史；②有心血管、肝、肾等重要脏器病变；③感染性关节炎、类风湿关节炎等其他关节疾患；④妊娠或哺乳期妇女。

1.2 临床资料

2011年3月至2012年9月收治膝OA患者56例，均经X线片确诊为膝OA，按照Kellgren和Lawrence X线片OA分级标准[8]：Ⅰ级11例，男5例，女6例；Ⅱ级24例，男10例，女14例；Ⅲ级16例，男7例，女9例；Ⅳ级5例，男2例，女3例。56例按随机数字表法分为GS组及对照组各28例。对照组：男13例，女15例；年龄56～68岁，平均（61.3±5.2）岁；病程38～50个月，平均（44.2±5.6）个月；采用常规治疗，予塞来昔布消炎止痛以及补钙补充维生素D等对症支持治疗。GS治疗组：男12例，女16例；年龄57～67岁，平均（62.0±4.9）岁；病程39～52个月，平均病程（45.6±6.4）个月；在对照组基础上加GS 628 mg/次，每日3次；连续给药12周。两组患者治疗前性别、年龄、病程及体重指数等一般资料比较无统计学差异，具有可比性（P＞0.05，表1）。所有患者治疗方案均知情同意且得到医院伦理道德委员会批准。

表1 GS组与对照组一般临床资料比较

1.3 试剂、标本采集及检测

MMP-3、MMP-13及PGE2定量ELISA试剂盒（美国RD Biosciences公司提供）；硫酸氨基葡萄糖胶囊（浙江海正制药股份有限公司提供）。

OA患者血清均于上午8点采集，膝关节滑液通过关节穿刺术抽取至少1 ml，所有标本均4℃、3000 r/min离心10 min，取上清 液，置-80℃低温保存待测。按照定量ELISA试剂盒所附说明书方法操作测定血清及关节液中MMP-3、MMP-13及PGE2水平。

1.4 主要观察指标

两组患者治疗前后血清及关节液中MMP-3、MMP-13及PGE2活性。

1.5 统计学处理

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析，计量资料采用t检验、计数资料采用卡方检验，计量资料用（）表示，计数资料表示为例（%），以P＜0.05为有统计学差异。

2 结果

GS组最终参与结果分析为27例，其中1例因中断联系而失随访；对照组28例未出现停药及失随访情况。

治疗前两组患者血清及关节液MMP-3、MMP-13及PGE2表达水平无显著差异（P＞0.05），经治疗后两组患者血清及关节液中MMP-3、MMP-13及PGE2含量均显著低于治疗前（P＜0.05），且经12周治疗后，GS组MMP-3、MMP-13及PGE2水平较对照组显著降低，有统计学差异（P＜0.05），见表2、3。

3 讨论

OA是一种慢性、进行性、退行性骨关节病变，临床以膝关节OA最为常见，主要表现为关节退行性变、软骨基质崩解减少、骨赘形成及滑膜无菌性炎症，病变可涉及整个关节，包括软骨、滑膜和软骨下骨。近年来针对OA的研究发现，关节软骨的细胞外基质的合成与降解平衡在OA发病过程中发挥重要作用。半胱氨酸蛋白酶类、丝氨酸蛋白酶类等多种蛋白酶均参与关节软骨细胞外基质的降解，其中MMPs是关节软骨细胞外基质变形的最重要的蛋白酶[1]。MMP-3是MMPs家族的重要成员之一，MMP-3能降解细胞外蛋白多糖、层粘连蛋白、纤维结合蛋白、Ⅳ型胶原等多种基质蛋白底物。针对早期实验性关节炎研究发现MMP-3可降解Ⅸ型胶原，其机制可能涉及骨关节炎早期胶原网络水肿[9]。MMP-13主要由软骨细胞分泌，其分解Ⅱ型胶原的能力是MMP-1的5～10倍。研究发现MMP-13在健康成人关节内表达很低，却在骨性关节炎患者关节中表达非常高[10]。可见MMP-3和MMP-13在膝OA发病进程中扮演着重要的角色。PGE2是由巨噬细胞产生的一种脂肪酸代谢产物，具有显著的致炎作用，既往研究表明PGE2可导致软骨下骨的吸收障碍，抑制骨与软骨合成，同时可影响蛋白聚糖的生成，引起Ⅱ型胶原破坏最后致关节软骨衰退[11]。同时PGE2可通过舒张小血管，增加微循环通透性，导致关节内渗出与水肿增加，并诱导白细胞聚集加重骨关节炎症反应[12]。

表2 两组治疗前后血清中MMP-3、MMP-13及PGE2水平比较（ng/L）

表3 两组治疗前后关节液中MMP-3、MMP-13及PGE2水平比较（ng/L）

GS是关节软骨的重要组成成分，它具有抗炎、止痛、保护软骨、促进软骨基质形成、缓解关节疼痛等多种生物活性。体内外研究均证实GS能有效保护关节软骨，显著改善OA患者临床症状。Setnikar等[13]研究发现GS可显著降低致炎剂引起的大鼠关节炎和足趾的肿胀，另外可抑制大鼠皮下植入聚乙烯海绵所致的亚急性炎症。Reginster等[14]研究报道GS可早期改善骨关节炎患者病情，能够减缓关节结构破坏、延缓OA发展。但目前关于GS治疗OA的确切机制尚不完全清楚，为进一步评估GS治疗OA的具体作用机制，本研究采用随机对照研究，观察GS对膝OA患者血清及关节液中MMP-3、MMP-13和PGE2的影响。结果显示，GS治疗12周后，与对照组比较患者血清及关节液中MMP-3、MMP-13显著降低，这表明GS能通过降低血清及关节液中MMP-3、MMP-13间接预防Ⅱ型胶原总量丢失，防止关节软骨细胞外基质的降解。同时研究显示，GS能显著降低患者关节液及血清中PGE2水平，这进一步证实GS对KOA的疗效与其抑制关节内的PGE2水平发挥其抗炎活性有关。

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Effect of glucosamine sulfate on matrix metalloproteinases and prostaglandin E2 in serum and joint fluid in patients with knee osteoarthritis

ZHANG Yi,GAO Qing,LI Quanmin*,TANG Fengyan,SONG Xiaohui
(Department of Endocrinology,The SecondArtillery General Hospital of PLA,Beijing 100088,China)

Osteoarthritis,Knee;Matrix Metalloproteinases;Prostaglandins E

*通信作者：李全民，E-mail：liqm0806@163.com