关节液中TNF-α、IL-1、MMPS水平对膝骨性关节炎患者的预后的评估价值*

何启荣林伟文

论著

关节液中TNF-α、IL-1、MMPS水平对膝骨性关节炎患者的预后的评估价值*

何启荣①林伟文②

目的：探讨关节液中肿瘤坏死因子（TNF-α）、白介素-1（IL-1）、基质金属蛋白酶（MMPS）水平与膝骨性关节炎患者预后的关系及评估价值。方法：选取2012年1月-2015年2月本院收治的经关节镜检查确诊为膝骨性关节炎患者80例作为研究对象，软骨的病变程度为Ⅰ～Ⅳ度，经关节镜下清理术治疗后再给予玻璃酸钠和双醋瑞因治疗，根据Shahariarre评分标准将患者分为预后良好组和预后不良组，采用ELISA方法检测患者治疗前后TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9的含量，并作其与膝骨性关节炎病变程度Spearman相关分析，采用ROC曲线对膝骨性关节炎患者的TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的预后评估价值进行评价。结果：治疗前TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的含量与其病变的严重程度呈正相关（r=0.820、0.850、0.802、0.638，P＜0.01）；预后良好组TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量明显低于预后不良组，比较差异均有统计学意义（P＜0.01）；TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量的ROC曲线下面积分别为0.880、0.895、0.752、0.720。IL-1的敏感度为94.00%，特异度为64.00%；TNF-α的敏感度为87.00%，特异度为56.00%；MMP-3的敏感度为79.00%，特异度为42.00%；MMP-9的敏感度为70.00%，特异度为38.00%。结论：IL-1对膝骨性关节炎患者的影响是全方面的，能增强MMP-3和MMP-9对患者软骨的降解和破坏，TNF-α能通过降低软骨细胞的合成，加速软骨的降解，且TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的含量与患者的病变程度呈正相关，对患者的的预后评价有一定的评估价值。

膝骨性关节炎； TNF-α； IL-1； 预后

First-author’s address：The People’s Hospital of Lianjiang City，Lianjiang 524400，China

膝骨性关节炎是膝关节软骨褪变、完整性破坏，软骨下骨硬化，膝骨关节的边缘和软骨下骨均发生反应性增生，骨赘逐渐形成的一种退行性骨关节病变。其发病率与年龄呈正相关，是中老年人的多发疾病［1-2］。大量资料研究证实，基质金属蛋白酶中的MMP-3和MMP-9在关节软骨基质的降解过程中起重要作用，与膝骨性关节炎患者的病程的进展密切相关［3-4］。国内学者研究亦表明，采用抑制TNF-α和IL-1表达的药物对膝骨性关节炎患者进行治疗，能有效延缓病程的进展，改善患者的预后，故TNF-α和IL-1的表达与膝骨性关节炎患者的发病机制密切相关［5-7］。目前，临床上关于TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9与膝骨性关节炎病变程度和预后情况的相关性研究甚少，故本研究采用Spearman相关性分析和ROC曲线对TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9与膝骨性关节炎病变程度的相关性及其对患者预后判断的准确性进行探讨分析，现报道如下。

1　资料与方法

1.1一般资料 选取2012年1月-2015年2月本院收治的经关节镜检查确诊为膝骨性关节炎患者80例，软骨的病变程度为Ⅰ～Ⅳ度，其中Ⅰ度23例，Ⅱ度24例，Ⅲ度18例，Ⅳ度15例；男42例，女38例；年龄45～70岁，平均（55.30±6.60）岁。排除标准：（1）存在心肝肾功能不全者；（2）神志不清，无法配合研究工作者；（3）两周内已经接受过关节腔内药物注射，应用非甾体或其他激素类药物治疗者；（4）有全身严重感染者。所有患者均签署知情同意书，且本研究已获得伦理学委员会批准。

1.2方法 经关节镜检查确诊为膝骨性关节炎的80例患者均给予关节镜下清理术治疗后，再给予玻璃酸钠和双醋瑞因治疗。（1）关节镜下清理术：患者取仰卧位，并采用硬膜外麻醉法进行麻醉，首先进行膝关节的常规检查，并结合病史，记录膝关节部位的软骨剥脱情况以及滑膜增生的情况等。然后在关节镜下，用大量生理盐水进行术中灌注冲洗工作，去除增生肥厚的滑膜和游离体，清除有脱落风险的骨赘和关节内游离的极不稳定的软骨碎片，修整半月板，松解外侧狭窄的髌支持带，清理软骨内侧的增生性滑膜，并对暴露处行微骨折术。术后对患肢进行加压包扎，术毕；（2）关节镜下清理术后，给予玻璃酸钠2 mL（20 mg，华熙福瑞达生物医药有限公司，批准文号：国药准字H20113379）关节腔内注射，1 次/周，共5周；双醋瑞因（50 mg，昆明积大制药有限公司，批准文号：国药准字J20060018）口服，2 次/d，共12周；（3）TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量的测定：治疗前后对所有患者进行关节液的抽取，并采用ELISA双抗体夹心法对关节液中的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9含量进行测定，ELISA试剂盒产自美国R&D System公司。试验的主要仪器设备为酶标仪（美国Hyperion MRIII型）。

1.3评价指标 Shahariarre评分标准：优：疼痛完全消失，肿胀消退，关节功能正常；良：疼痛和肿胀明显减轻，无压痛，关节功能基本正常；差：疼痛和肿胀及关节功能无改善或更差［8］。根据Shahariarre评分标准，将患者分为预后良好组和预后不良组，预后良好组为优和良的患者，预后不良组为Shahariarre评分差的患者。

1.4统计学处理 使用SPSS 16.0软件对所得数据进行统计学分析，计量资料以（±s）表示，多样本均数比较采用单因素方差分析，两样本均数比较采用t检验，TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9与病变程度的相关性采用Spearman相关的统计分析，用ROC曲线对TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9与患者预后的敏感性和特异性进行分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1治疗前不同病变程度的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比较 随着病变程度的加重，关节液中的TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量亦随之增高，比较差异均有统计学意义（P＜0.01），见表1。

2.2不同预后组之间TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比较 预后良好组TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9的含量明显低于预后不良组，比较差异均有统计学意义（P＜0.01），见表2。

表1　治疗前不同病变程度的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比较（±s）

表1　治疗前不同病变程度的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比较（±s）

病变程度分级　TNF-α（pg/mL）　IL-1（μg/L）　MMP-3（μg/L）　MMP-9（μg/L）Ⅰ度（n=23）　22.23±6.25　38.10±8.56　1234.22±126.01　228.26±33.50Ⅱ度（n=24）　 44.25±19.56　78.26±13.50　2372.28±425.80　286.90±35.02Ⅲ度（n=18）　 76.62±22.08　142.55±25.68　3189.90±428.90　359.70±42.92Ⅳ度（n=15）　106.30±6.86　215.00±26.80　5233.01±535.29　636.20±56.26 F值　20.06　27.20　17.49　25.66 P值　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01

表2　不同预后组之间TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比较（±s）

表2　不同预后组之间TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平比较（±s）

组别　TNF-α（pg/mL）　IL-1（μg/L）　MMP-3（μg/L）　MMP-9（μg/L）预后良好组（n=66）　16.00±6.30　31.60±8.90　850.40±109.20　189.35±27.60预后不良组（n=14）　74.20±23.50　140.00±24.90　2980.95±520.66　357.80±43.70 t值　17.6830　28.3098　30.8414　18.5437 P值　＜0.01　＜0.01　＜0.01　＜0.01

2.3TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9与病变程度的Spearman相关性分析 经等级相关分析，膝骨性关节炎患者中的TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9水平与病变程度均呈正相关（r=0.820、0.850、0.802、0.638，P＜0.01）。

2.4TNF-α、IL-1、MMP-3及MMP-9对 预 后的敏感性和特异性比较 根据TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9对预后的敏感性和特异性，作出TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9各指标的ROC曲线图，见图1。IL-1的敏感度为94.00%，特异度为64.00%；TNF-α的敏感度为87.00%，特异度为56.00%；MMP-3的敏感度为79.00%，特异度为42.00%；MMP-9的敏感度为70.00%，特异度为 38.00%。TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量的ROC曲线下面积分别为0.880、0.895、0.752、0.720。

图1　TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9的ROC曲线

3　讨论

膝骨性关节炎是中老年患者的常见病，病理表现为：软骨的降解和骨赘的形成［9-10］。国内学者研究亦表明，基质金属蛋白酶（MMPS）中的MMP-3 和MMP-9能破坏软骨，使软骨发生不可逆性的改变［11-12］。大量资料研究证实：IL-1对膝骨性关节炎患者的影响是全方面的，通过干扰软骨细胞的代谢，抑制其增殖，促进其变性，加速膝骨性关节炎的病变进程。同时，IL-1亦能激活MMPS，增强MMPS对关节软骨的降解作用，加速对软骨的破坏［13-15］。TNF-α与膝骨性关节炎的发生发展密切相关，能有效降低软骨细胞及软骨胶原的合成，加速软骨的降解［16-17］。故TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9与膝骨性关节炎的病变程度密切相关［18-20］。但临床上对TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9与膝骨性关节炎预后关系的研究甚少［21-22］，故本研究通过检测治疗前后患者的TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9，并作其与病变程度及预后情况的相关分析，旨在探讨TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9与膝骨性关节炎病变程度的相关性及其对患者预后判断的价值。

本研究结果显示：随着病变程度的加重，关节液中的TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量亦随之增高，经等级相关分析，膝骨性关节炎患者中的TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9水平与病变程度均呈正相关。提示TNF-α、IL-1、MMP-3和MMP-9水平在膝关节骨性关节炎患者病情的发生发展过程发挥重要的作用，与患者的病变程度密切相关。本研究结果亦显示：预后良好组TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量明显低于预后不良组，提示TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9水平可作为反映膝关节骨性关节炎软骨损伤程度的重要生物学标志物，与预后密切相关，对预后评价具有重要的临床意义。本研究根据TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9对预后的敏感性和特异性，作出TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9各指标的ROC 曲 线图。TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含 量的ROC曲线下面积分别为0.880、0.895、0.752、0.720。由图可见IL-1的敏感度为94.00%，特异度为64.00%；TNF-α的敏感度为87.00%，特异度为56.00%；MMP-3的敏感度为79.00%，特异度为42.00%；MMP-9的敏感度为70.00%，特异度为38.00%。TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量的ROC曲线下面积分别为0.880、0.895、0.752、0.720。提示IL-1、TNF-α、MMP-3、MMP-9对预后的估计准确性、敏感度和特异度比较，IL-1最高，其次为TNF-α，再者为MMP-3，最后为MMP-9。说明TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9与预后密切相关，对预后的估计均具有较高的准确性，IL-1和TNF-α亦可作为膝骨性关节炎较高的预后评估价值。

综上所述，IL-1对膝骨性关节炎患者的影响是全方面的，能增强MMP-3和MMP-9对软骨的降解和破坏，TNF-α通过降低软骨细胞合成，加速软骨降解，且TNF-α、IL-1、MMP-3、MMP-9含量与病变程度均呈正相关，对预后判断具有较高的准确性，对预后具有较高的评估价值。

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Value of TNF-α，IL-1 and MMPS Levels in the Evaluation of Prognosis of Patients with K nee Osteoarthritis

HE Qi-rong，LIN Wei-wen.//Medical Innovation of China，2016，13（21）：001-004

Objective：To investigate the relationship between TNF-α，IL-1，MMPs levels and prognosis evaluation value in patients with knee osteoarthritis.Method：From January 2012 to February 2015，80 cases of knee osteoarthritis identified by arthroscopy in our hospital were selected as the research objects，the degree of cartilage lesions including Ⅰ-Ⅳ degree，they were given sodium hyaluronate and diacerein treated after arthroscopic debridement，patients were divided into good prognosis group and poor prognosis group according to the shahariarre scoring criteria，the content of TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 before and after treatment were detected by ELISA method and Spearman correlation analysis were used to detect degree of pathological changes of knee osteoarthritis，the prognostic value of TNF-α，IL-1，MMP-9 and MMP-3 in patients with knee osteoarthritis were evaluated by ROC curve.Result：The content of TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 before treatment was positively correlated with the severity of the lesion（r=0.820，0.850，0.802，0.638，P＜0.01）. TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 levels of good prognosis group were significantly lower than the poor prognosis group，the differences were statistically significant（P＜0.01）.TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 content of the area under the ROC curve were respectively 0.880，0.895，0.752 and 0.720.IL-1 sensitivity was 94.00% and specificity was 64.00%.TNF-α sensitivity was 87.00% and specificity was 56.00%.MMP-3 sensitivity was 79.00% and specificity was 42.00%.MMP-9 sensitivity was 70.00% and specificity was 38.00%.Conclusion：The effect of IL-1 on knee osteoarthritis is the whole，can enhance the degradation and destruction of cartilage in patients with MMP-3 and MMP-9.TNF-α can reduce the synthesis of cartilage cells and accelerate the degradation of cartilage，the content of TNF-α，IL-1，MMP-3 and MMP-9 are positively correlated with the extent of the lesion，have a certain value of assessment for patients with prognosis evaluation.

Knee osteoarthritis； TNF-α； IL-1； Prognosis

10.3969/j.issn.1674-4985.2016.21.001

广东省佛山市医学类科技攻关项目（201208293）
①广东省廉江市人民医院 广东 廉江 524400
②广东省佛山市高明区人民医院

何启荣

2016-04-25） （本文编辑：李颖）