可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体对人工关节感染的诊断价值

刘建 高勇 李红 方冰

江西萍乡市第二人民医院骨二科（江西萍乡337000）

据报道，假体周围关节感染（periprosthetic joint infection，PJI）已成为髋关节和膝关节成形术后翻修的最常见原因之一［1］。由于翻修术中对于是否发生感染的治疗方式具有较大差异，因此正确诊断PJI具有重要意义。血清学检查因其简便快速的特点而成为PJI筛查的重要手段。目前常用的指标为红细胞沉降率和C反应蛋白（CRP），但易受关节外感染和风湿免疫系统疾病的影响［2］。此外，有学者报道IL-1、IL-6、TNF-α等亦可用于PJI的诊断［3］，但其敏感性、特异性并不理想。因此，针对可用于PJI诊断的血清标志物还需进一步探索。可溶性尿激酶纤溶酶原激活受体（soluble urokinase—type plasminogen activator receptor，su-PAR）是细胞表面尿激酶型纤溶酶原激活物受体的可溶性形式［4］，以往研究证实其对肝癌、膀胱移形细胞癌的诊断及预后有较好辅助作用。近来，现代生物医学发现，suPAR作为一种新型炎症标记物，可反映机体免疫系统的活跃程度，与多种炎症主导疾病相关。除肿瘤外，suPAR与脓毒症、血管疾病、肾小球肾炎的关系在我国已有报道，但关于关节感染的研究甚少。国外近3年对于suPAR的研究亦集中在消化疾病、心血管疾病、血液疾病等方面［5］，骨科疾病尚未推进。在喻莉等［6］人的文章中提示suPAR与IL-6、TNF-α等细胞因子间有紧密联系，但未明确二者机制。由此，笔者推测su-PAR对IL-6、TNF-α相关疾病-PJI可能具有潜在诊断价值，因此，本研究预评估suPAR对于PJI的诊断能力，以期作为新的生物标志物而应用于PJI的早期诊断。

1 对象与方法

1.1 研究对象选取本院2011年9月至2016年11月全髋关节或全膝关节置换术发生PJI的患者53例，作为感染组，患者年龄47～75岁，平均（60.1±8.6）岁；同时按1：2选择医院及社区对照配比感染组，配比因素为年龄（年龄波动＜3岁）、性别及民族。医院对照来自于随机抽取的非骨科30例，外科11例，内科14例，其余科室共计5例；社区对照组来自于患者居住或者靠近的社区，提供配比要求由居委会帮助提供调查对象，在所有符合的调查对象中根据随机数字表选择30例作为社区对照组。对照组研究对象年龄48～73岁，平均（59.2±7.7）岁。感染组与所配比的对照组的研究内容一致，包括一般资料记录及临床检测。感染组与两组对照组的年龄、性别无统计学差异。

根据肌肉与骨骼感染协会（Musculoskeleta1 Infection Society，MSIS）制定的 PJI诊断标准：需满足下列3项中至少1项：（1）存在与假体相通的窦道；（2）两次关节液或组织培养为同一细菌；（3）下列6项中满足4项：①红细胞沉降率与C反应蛋白升高；②关节液白细胞计数升高；③关节液多形核中性粒细胞比例升高；④关节内存在脓液；⑤单次关节液或组织标本培养阳性；⑥假体周围组织病理学分析，5个高倍视野下（×400）平均中性粒细胞计数＞5个［10］。纳入标准：（1）全髋及全膝关节置换术后需进行翻修手术及术后怀疑感染的患者；（2）完整的临床及实验室资料。排除标准：存在其他身体部位感染病灶。所有受试者均签署了书面知情同意书。本研究方案经伦理委员会批准。

1.2 suPAR及炎症标志物的检测双抗体夹心法检测患者血清suPAR浓度，使用丹麦ViroGates公司的suPARNOSTIC标准试剂盒，严格按说明书操作。免疫比浊法检测CRP，使用美国Olympus自动生化分析仪。IL-1、IL-6、TNF-α和IL-12采用酶联免疫吸附法检测，使用美国R&D System公司的ELISA试剂盒，严格按说明书操作。

1.3 统计学分析SPSS 19.0处理数据，符合正态分布的连续性变量以均值±标准差表示，采用独立样本t检验分析suPAR及IL-12在感染组和对照组之间的差异，相关性分析比较suPAR与血清中多种炎症及感染标志物之间的关系。同时，绘制上述指标的ROC曲线，计算各指标的AUC。

2 结果

2.1 血清suPAR水平在PJI患者及对照组中的比较PJI患者及对照组的血清suPAR浓度如图1所示。在对照组中，血清suPAR水平较低，均值为（1.76±0.11）ng/mL。而在感染组中，血清suPAR水平显著升高，达到（6.70±0.24）ng/mL，差异有统计学意义（P＜0.05）。

图1 两组血清suPAR水平的差异分析Fig.1 Differences in serum suPAR levels between two groups

2.2 suPAR与其他炎症指标的诊断价值比较血清suPAR与CRP、IL-1、IL-6和TNF-α的相关性分析结果见图2。血清suPAR与上述四项指标具有显著的正相关关系（P＜0.05），其相关系数分别为0.752、0.769、0.842和0.760。

2.3 PJI中suPAR与IL-12的关系见图3，与对照组（23.57±3.16）pg/mL相比，PJI患者血清IL-12水平显著增加，均值达（41.99±4.02）pg/mL，差异有统计学意义（P＜0.05）。此外，IL-12也表现出与血清suPAR显著的正相关关系（P＜0.05），相关系数为0.767（图4）。

2.4 suPAR在PJI中的诊断价值suPAR与目前用于PJI诊断的炎症标志物（CRP和IL-6）的ROC曲线图见图5。suPAR、IL-6和CRP在PJI诊断中的AUC分别为0.888、0.763和0.834。分析上述3指标的AUC，假设检验以分析。除CRP与suPAR的AUC差异存在统计学意义外，其余指标的AUC间并无统计学差异。

图2 血清suPAR与CRP、IL-1、IL-6及TNF-α的相关性分析Fig.2 Correlation analysis of serum suPAR and CRP,IL-1,IL-6 and TNF-α

图3 两组IL-12水平的差异分析Fig.3 Differences in IL-12 levels between two groups

图4 血清suPAR与IL-12的相关性分析Fig.4 Correlation analysis of serum suPAR and IL-12

3 讨论

图5 suPAR、IL-6及CRP诊断PJI的ROC曲线Fig.5 ROC curves for diagnosing PJI by suPAR,IL-6 and CRP

PJI是全关节置换术后最严重的并发症之一，与无菌性松动一起成为人工关节翻修最常见的原因。据统计，人工髋关节的感染率为0.3%～1.7%，人工膝关节的感染率为0.8%～1.9%［7］。而对于翻修患者，PJI的正确诊断对治疗方法的选择至关重要。尽管近年来各专业协会均发布了各自的PJI诊断指南，但目前尚无单一的手段可以确诊PJI。因此，PJI的诊断通常需根据一系列的辅助检查进行综合判断。由于方法简单易行，血清学检测成为PJI筛查的重要手段。MSIS等［8］指南均指出，ESR＞30 mm/1 h和CRP＞10 mg/L提示假体周围感染的可能，但这2个指标易受关节外感染和风湿免疫系统疾病的影响。而ELGEIDI等［9］指出血清IL-6＞10.4 pg/mL诊断PJI的敏感度达100%、特异度达90.9%，可用于术后早期检测感染。此外，IL-1、TNF-α等在PJI诊断中的应用已有一些报道，但尚未发现有较高敏感性和特异性的指标。因此，我们仍需进一步探索可用于PJI诊断的血清标志物。

suPAR是细胞表面uPAR的可溶性形式，在细胞黏附、趋化等多种免疫功能中发挥重要作用［10］。有报道［11］显示，血清suPAR水平在多种炎症性疾病中均有升高，但在PJI中的浓度则鲜有报道。本研究检测了PJI患者以及未发生感染的全髋关节或膝关节置换术患者血清suPAR水平。PJI患者的均值高于对照组。提示血清suPAR水平可能是全髋/膝关节置换术后发生PJI较好的诊断指标。近来有文献指出，suPAR的血浆浓度与其他炎症标志物（CRP和TNF-α等）密切相关，可用于全身炎症反应综合征、组织损伤及自身免疫性疾病的诊断与病情评估［12］。因此，我们分析了su-PAR与典型的炎症标志物（CRP）及主要的炎症细胞因子（IL-1、IL-6和TNF-α）的相关性，suPAR与CRP和IL-6具有良好的正相关关系，提示这一指标或可用于PJI的诊断。

以上研究表明血清suPAR水平在PJI患者中显著增高，且与炎症常用指标具有良好的相关性，但是suPAR是否在PJI的发生发展中发挥作用尚未清楚。有报道显示PJI中IL-12发挥重要作用，其能够招募骨髓衍生抑制细胞并有助于细菌生存，从而促进抗炎生物膜的形成［13］。为了证实su-PAR在PJI中的作用，我们试图探索suPAR与IL-12的关系。为此，我们检测了两组患者血清IL-12的水平，并比较了suPAR与IL-12的相关性。结果显示，PJI患者血清IL-12的浓度高于未感染对照组。并且，IL-12与suPAR具有显著的正相关关系，这一结果表明suPAR可能在PJI的发生发展中发挥作用。同时，这也进一步证明了suPAR可用于PJI的诊断。

为了探索suPAR对于PJI的诊断价值，我们绘制了ROC曲线图。由于目前临床上败血症等感染性疾病的常规诊断及临床检测中均使用CRP这一指标，因此，我们同时绘制了CRP诊断PJI的ROC曲线图。此外，IL-6是目前在假体周围感染诊断领域较受关注的血清标志物，一些研究已证实其具有良好的敏感性和特异性［14］。故而，我们将IL-6的ROC曲线与前两者进行比较。我们发现CRP在PJI的诊断中并没有达到有效的AUC，而IL-6的AUC虽比CRP高，但也没有达到理想的诊断价值。相反，suPAR的AUC较为理想，且显著高于前两者。这一结果表明血清suPAR水平可作为PJI诊断的有效指标。PJI目前仍缺乏诊断的金标准，而本研究为国内首次将suPAR应用于PJI诊断的试验，并将血清suPAR与其他炎症标志物及细胞因子相联系，比较了suPAR、CRP和IL-6等标志物对PJI的诊断价值。本研究仍存在某些不足，如研究对象较少、未能获得明确的临界值等等，但证实了suPAR在PJI中的诊断潜能及其与CRP等的相关性，有助于改进PJI的临床诊断方法。

综上分析，血清suPAR在PJI的诊断中具有较高的诊断价值，可作为PJI的一项潜在诊断指标。

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