血清及滑液白介素—17水平与膝骨关节炎退变及膝痛程度的相关性研究

张海森　白玉明　刘畅　靳胜利　苏珂　刘颖　吕志昌

[摘要] 目的 探討白介素-17（IL-17）水平与膝骨关节炎（KOA）影像学分期及关节疼痛程度之间的相关性。 方法 选取2013年1月～2016年1月于沧州市中心医院就诊的120例KOA患者和30例健康对照者作为研究对象，分别作为实验组和对照组。采用Kellgren-Lawrence分级标准（KL分级）评价实验组膝关节X线影像严重程度。采用视觉模拟（VAS）疼痛评分评价实验组的膝关节疼痛程度。采用酶联免疫法测定两组血清IL-17水平和实验组滑液IL-17水平。分析KOA患者血清及滑液IL-17水平与影像严重程度及膝痛程度之间的相关性。 结果 实验组血清IL-17水平显著高于对照组（t=11.611，P=0.000）；实验组滑液IL-17水平显著高于其血清水平（t=6.445，P=0.000）。血清和滑液IL-17水平在不同KL分级之间比较，差异无统计学意义（P > 0.05）；VAS疼痛评分在不同KL分级之间比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。血清和滑液IL-17水平与KL分级之间无相关性（P > 0.05）。KL分级与VAS疼痛评分之间无相关性（P > 0.05）。血清及滑液IL-17水平与VAS疼痛评分均呈显著正相关（r 血清·VAS=0.230，P=0.011；r 滑液·VAS=0.229，P=0.012）。血清与滑液IL-17水平呈显著相关（r=0.930，P=0.000）。结论 IL-17可作为一种生物学标志物反映KOA患者的疼痛程度，但不能反映疾病的影像严重程度。

[关键词] 白介素-17；膝骨关节炎；滑液；膝痛

[中图分类号] R684.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2016）11（c）-0084-04

Research of the correlation between interleukin-17 levels in serum and synovial fluid and the degree of joint degeneration and gonalgia of patients with knee osteoarthritis

ZHANG Haisen1 BAI Yuming1 LIU Chang1 JIN Shengli1 SU Ke1 LIU Ying2 LU Zhichang3

1.The Second Department of Orthopaedics Surgery， Central Hospital of Cangzhou， Hebei Province， Cangzhou 061001， China； 2.Operating Room， People's Hospital of Cangzhou， Hebei Province， Cangzhou 061001， China； 3.Department of Orthopaedics， People's Hospital of Xian County of Cangzhou City， Hebei Province， Xianxian 062250， China

[Abstract] Objective To investigate the relationship between interleukin-17（IL-17） levels in serum and synovial fluid and the degree of joint degeneration and gonalgia of patients with knee osteoarthritis （KOA）. Methods From January 2013 to January 2016， in the Central Hospital of Cangzhou， 120 patients with KOA and 30 healthy individuals were selected and divided into experimental group and control group. The X-ray image severity of knee joint of patients with KOA was evaluated by the Kellgren-Lawrence （KL） grades. The degree of gonalgia of patients with KOA was evaluated by visual analog scale （VAS） pain score. The IL-17 levels in serum of two groups and the IL-17 levels in synovial fluid of experimental group were determined by enzyme-linked immunosorbent assay. The correlation between IL-17 levels in serum and synovial fluid and the degree of joint degeneration and gonalgia of patients with KOA was analyzed. Results The serum IL-17 levels of experimental group were higher than that of control group （t=11.611， P=0.000）. In experimental group， the IL-17 levels in synovial fluid were significant higher than that in serum （t=6.445， P=0.000）. There were no statistically significant differences for IL-17 levels in synovial fluid and serum and VAS pain scoies among different KL grades （P > 0.05）. There was no correlation of VAS pain score and the KL grades （P > 0.05）. There was no correlation of IL-17 levels in serum and synovial fluid with the KL grades（P > 0.05）. Serum and synovial fluid IL-17 levels were positively correlated with VAS pain score （r plasma·VAS=0.230， P=0.011；r synovial fluid·VAS=0.229， P=0.012）. Serum fluid IL-17 levels showed a positive correlation with synovial fluid IL-17 levels （r=0.930， P=0.000）. Conclusion IL-17 is a useful biochemical marker to reflect the degree of gonalgia of the patients with KOA. However， IL-17 can not reflect degenerative severity of KOA in imageology.

[Key words] Interleukin-17； Knee osteoarthritis； Synovial fluid； Gonalgia

骨性关节炎（osteoarthritis，OA）在临床上以膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）最为常见[1]，膝关节疼痛是患者就诊的最常见原因[2-3]。对于KOA严重程度和疾病进展情况的定量评价，生物学标志物检测比传统膝关节X线片更具有优势[4]。以往多项研究显示，KOA患者血液或滑液中多种细胞因子的水平变化与KOA的疾病进展具有相关性，譬如，多种基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）、白介素-1（IL-1）、IL-6及IL-18等[5-11]。

目前有实验研究显示IL-17与KOA之间联系密切：IL-17可刺激滑膜成纤维细胞及软骨细胞过度表达MMP-1、MMP-3、MMP-13等促软骨降解物质，增强聚蛋白多糖酶和胶原酶活性，抑制软骨细胞中蛋白多糖合成等[12]。尽管以往有研究间接表明，IL-17在KOA疾病的发生、发展中可能发挥重要作用[13]，但目前尚鲜有研究报道KOA患者体内IL-17水平变化与其临床状况之间的关系。本研究通过检测KOA患者血清和滑液中IL-17的水平变化，评估患者的膝关节影像学严重程度及膝痛情况，进而分析IL-17变化水平与KOA影像学分期及关节疼痛程度之间的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究获得沧州市中心医院（以下简称“我院”）伦理委员会批准。所有研究对象均为汉族国人，纳入研究之前均签署知情同意书。选取2013年1月～2016年1月在我院就诊的KOA患者及健康志愿者作为研究对象。实验组为KOA患者120例，平均年龄为（63.9±9.8）岁，其中女84例，男36例。通过伸直负重位膝关节X线片进行Kellgren-Lawrence分级（KL分级）[14]。实验组KOA患者的KL分级至少为2级。

实验组参考1987年美国风湿病协会OA诊断标准[15]。排除标准：①合并其他慢性炎症性疾病；②糖尿病；③糖皮质激素治疗史；④其他类型关节炎；⑤肿瘤；⑥OA家族史。

对照组为健康志愿者30例，平均年龄为（65.6±7.9）岁，其中女21例，男9例，膝关节X线片评价均为KL 0级。排除存在关节痛、关节功能受限、糖尿病、糖皮质激素类用药史、其他类型关节炎罹患史及癌症者。

1.2 疼痛评估方法

采用视觉模拟（visual analogue scale，VAS）疼痛评分[16]评价实验组患者的膝关节疼痛程度。无痛为“0”分，最剧烈疼痛为“10”。对照组VAS疼痛评分均为0分。

1.3 IL-17检测方法

抽取全部研究对象肘部静脉血液5 mL，离心20 min后取上清液置于-80℃储藏柜中备用直至检测。抽取实验组患者膝关节滑液2 mL，离心沉淀后去除细胞及组织碎片，置于-80℃储藏柜中备用直至检测。出于伦理原因，未提取对照组膝关节滑液标本。

所有标本采集完成后，通过酶联免疫法（ELISA），采用人IL-17 ELISA检测试剂盒（澳大利亚Bender公司生产），严格按照说明书定量检测患者的血清和滑液IL-17水平。

1.4 统计学方法

采用SPSS 13.0软件进行数据分析。计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验；计量资料数据用均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，两组间比较采用t检验；相关性检验采用Pearson相关分析；以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般情况及IL-17水平比较

实验组与对照组性别、年龄、体重指数（BMI）比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。实验组与对照组的血清IL-17水平组间差异有统计学意义（t =11.611，P =0.000），实验组显著高于对照组。实验组滑液IL-17水平[（7.8±1.9）pg/mL]显著高于其血清水平[（6.3±1.7）pg/mL]（t=6.445，P=0.000）。

2.2 KL亚组一般情况及IL-17水平比较

实验组中，不同KL分级亚组之间的血清和滑液IL-17水平比较，差异无统计学意义（P > 0.05）；不同KL分级亚组之间的VAS疼痛评分比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。

2.3 相关性分析

实验组患者KL分级与血清和滑液IL-17水平之间无相关性（rKL·血清=-0.110，P=0.231；rkL·滑液=0.049，P=0.593）。KL分级与VAS疼痛评分之间无相关性（r=-0.013，P=0.891）。血清及滑液IL-17水平与VAS疼痛评分均呈显著正相关关系（r血清·VAS=0.230，P=0.011；r滑液·VAS=0.229，P=0.012），疼痛评分越高，血清及滑液的IL-17水平越高。见图1、2。血清与滑液IL-17水平呈显著正相关关系（r=0.930，P=0.000）。

3 讨论

目前KOA的生物学病因尚未明确。多项研究结果显示，KOA是一种发生于关节滑膜及关节软骨的复杂炎性疾病，炎性细胞因子通过破坏軟骨细胞的合成与分解代谢平衡，继而在KOA的发生与发展中发挥重要作用[11，17]。

IL-17家族成员可介导多种炎性疾病的发生、发展。以往研究表明，抑制IL-17及其受体的生物学效应可减轻大鼠类风湿性关节炎模型的滑膜炎性反应，保护小鼠关节炎模型的胶原损害，调节IL-17基因表达水平可导致上述生物学效应发生联级增强[18-21]。Ji等[22]研究表明，在类风湿性关节炎中，IL-17通过刺细胞产生较高水平的TNF-α、IL-1b及IL-6等炎性细胞因子，特异性可溶抑制剂通过阻断IL-17的生物学效应可降低滑膜及骨组织中的IL-6及胶原退变相关标志物水平。

对于IL-17在KOA进展中的意义，当前的研究探讨相对较少。现有研究认为，在KOA中，IL-17可上调软骨细胞及滑膜成纤维细胞MMPs及一氧化氮合酶的表达，继而潜在增加软骨基质的降解，诱导关节软骨破坏；另外KOA中滑膜细胞过度表达多种促血管生成因子也与L-17有關[23-24]。本研究发现，KOA患者的血清IL-17水平显著高于健康对照人群；KOA患者关节滑液中IL-17水平显著高于其血清水平；无论血清还是滑液中的IL-17水平变化，均与患者的KOA影像学严重程度无统计学相关性，但与患者的膝关节疼痛程度有显著正相关关系。基于该研究结果提示，IL-17作为一种生物学标志物可反映患者的关节疼痛水平，但不能反映KOA疾病的严重程度，因此应用抑制IL-17药物对于控制KOA疾病的发展是否具有生物学效力尚需进一步研究证实。

本研究的局限性：首先，本研究是一项单中心实验研究，样本含量相对较少，该研究结果的可靠性可能需进一步实施多中心、大样本实验加以证实；其次，本研究未对KOA患者膝关节退变组织中的IL-17蛋白表达情况进行免疫组织化学检测，因此未获得IL-17对KOA致病作用的相关组织学信息；再次，考虑到KOA患者的功能损害评价受多种因素的影响，未对不同KL分级KOA患者的功能状况进行评价，KOA患者机体中IL-17水平变化与患者的功能损害之间是否存在相关性，尚需进一步设计更合理的研究证实。

综上所述，本研究结果表明，IL-17可作为一种生物学标志物反映KOA患者的疼痛程度，但不能反映疾病的影像学严重程度。

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（收稿日期：2016-08-14 本文编辑：程 铭）