血糖血脂与骨关节炎血清标志物的相关性研究

任家乐，徐建华，阮光锋，王 康，蔡静玉，朱其翠，卞福勤，常冰茹，丁长海,2

骨关节炎(osteoarthritis，OA)是最常见的全身肌肉骨骼类致残疾病，膝关节最常受累，其以关节软骨破坏、滑膜炎症、骨赘形成为特征[1]。OA的发病机制尚未完全清楚，血糖和血脂可能参与OA的发病及进展[2-3]。OA发病隐匿，在出现临床症状之前，就已有关节结构的改变[4]。OA血清标志物是OA代谢的重要指标，通过检测OA血清标志物可以预测包括软骨缺损、滑膜炎症以及骨的破坏等OA早期的关节破坏，有助于监测疾病病情[4]。关于血糖、血脂与OA影像学改变的研究报道多见，而与血清标志物之间关系的报道少见。该研究将检测169例膝OA患者血糖、血脂及血清标志物水平，对OA患者血糖、血脂和血清标志物之间的关系进行分析。

1 材料与方法

1.1病例资料收集2013年9月～2014年9月就诊于安徽医科大学第一附属医院风湿免疫科门诊并诊断为膝OA的患者。入选标准：符合1986美国风湿病学修订的症状性膝OA诊断标准。无类风湿关节炎及其他严重疾病，如：银屑病性关节炎、系统性红斑狼疮、活动性肿瘤、严重心血管和肾脏疾病、糖尿病；无严重的膝OA，拟近期行膝关节置换术的患者。无服用激素、他汀类药物、雌激素等药物史，无外伤、感染等应激状态。最终纳入患者169例，其中女146例，男23例，按照GP-39中位数水平，将膝OA患者分为A组和B组，GP-39<33.64 ng/ml为A组，GP-39≥33.64 ng/ml为B组。本研究得到安徽医科大学第一附属医院伦理委员会的批准，所有患者均已签署书面知情同意书。

1.2指标测量

1.2.1身高及体质量测量 患者脱下较重的衣物及鞋子后，使用同一身高体质量计(RGZ-120型)测量身高及体质量。身高及体质量计分别精确到0.1 cm及0.1 kg。计算体质指数(body mass index，BMI)：BMI=体质量(kg)/身高(m)2。

1.2.2标本采集和检测 抽取患者空腹晨血至血生化管中，送至检验科检查空腹血糖(fasting blood-glucose，FBG)、总胆固醇(total cholesterol，TC)、三酰甘油(total triglyceride，TG)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)、极低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein，VLDL)、载脂蛋白A1(apolipoprotein A1，ApoA1)及载脂蛋白B(apolipoprotein B，ApoB)。同时抽取静脉血5 ml，分离血清后置于-80 ℃冰箱中保存。使用酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)检测血清中的软骨糖蛋白-39(cartilage glycoprotein-39，GP-39)、基质金属蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3，MMP-3)、基质金属蛋白酶-10(MMP-10)、基质金属蛋白酶-13(MMP-13)、Ⅰ型胶原交联C-末端肽(C-terminal telopeptide of type Ⅰ collagen，CTXⅠ)及Ⅰ型胶原氨基端末肽(N-terminal telopeptide of type Ⅰ collagen，NTXⅠ)。ELISA试剂盒购于武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司(Elabscience Biotechnology Co. Ltd)，所有操作步骤严格按照说明书进行。

2 结果

2.1膝OA患者一般人口学特征分析A组84例患者，年龄37～71(55.40±8.01)岁，女性占88.10%，B组85例患者，年龄34～74(55.56±8.96)岁，女性占84.70%。A组和B组中研究对象的年龄、性别、身高、体质量、BMI、FBG、TC、TG、HDL、VLDL、ApoA1、MMP-3、MMP-13及CTXⅠ之间差异无统计学意义。B组中ApoB水平较A组更低， MMP-10、NTXⅠ水平较A组更高，两组间差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

2.2血糖、血脂与GP-39的相关性研究以血糖和血脂作为自变量，以GP-39四分位数作为因变量进行有序Logistic回归分析，结果显示：在调整性别、年龄及BMI后的多元回归分析中，FBG、TG、VLDL与GP-39具有显著的正相关性。其他血脂指标与血清GP-39间无显著的相关性，见表2。

表1 患者一般人口学特征比较

表2 血糖、血脂与GP-39的有序Logistic相关性分析

*调整因素为：年龄、性别、BMI

表3 血糖、血脂与MMP-3、MMP-10、MMP-13、CTXⅠ及NTXⅠ的有序Logistic相关性分析

*调整因素为：年龄、性别、BMI

2.3血糖、血脂与MMP-3、MMP-10、MMP-13、CTXⅠ及NTXⅠ的相关性研究以血糖、血脂水平作为自变量，将MMP-3、MMP-10、MMP-13、CTXⅠ及NTXⅠ的四分位数作为因变量进行有序Logistic回归分析，结果显示：在调整性别、年龄及BMI后的多元回归分析中，ApoA1与MMP-3和MMP-13呈显著正相关性；TC与MMP-10呈显著正相关性；ApoB与CTXⅠ呈显著正相关性；VLDL与 NTXⅠ呈显著正相关性。其他血糖、血脂与上述血清标志物间无显著相关性，见表3。

3 讨论

本研究显示膝OA患者血清FBG、TG及VLDL与GP-39呈正相关性；TC与MMP-10呈正相关性；ApoA1与MMP-3和MMP-13呈正相关性；ApoB与CTXⅠ呈正相关性；VLDL与NTXⅠ呈正相关性，提示血糖、血脂可能参与了OA的发病。血糖及血脂代谢紊乱可能促进OA的发展，2016年的一项农村人口横断面调查显示，高脂血症、血脂紊乱与女性膝OA发生有关，血脂紊乱是促进膝OA发展的危险因素，血糖与OA的发病及疾病的进展以及病情严重性相关[2-3]。一项分别包含19 590例病例和对照的病例对照研究显示，高脂血症和OA的发生呈正相关性(OR=1.37，95%CI: 1.28～1.47)，高脂血症可能是OA发病的独立危险因素[5]。

目前OA的生物标志物主要有GP-39、MMPs、CTXⅠ、NTXⅠ等。GP-39又称为软骨基质蛋白，主要来源于关节软骨细胞、滑膜细胞和巨噬细胞等，其在OA患者血清中显著升高[4]。免疫组化显示其主要在OA的表层及中层软骨中表达，反映了关节软骨降解破坏和滑膜炎症的程度[4]。MMPs在膝OA患者的血清中的含量显著升高。其可促进胶原纤维的分解及代谢，其中MMP-10在促进MMPs前体的活化中起着重要作用，MMP-3和MMP-13在降解细胞外基质中起着决定性作用[4，6]。CTX和NTX是Ⅰ型胶原分解产物，是骨代谢的敏感指标，与骨密度的改变、骨折的发生有良好的相关性，其增加可提示OA患者骨量的减少[4]。

体外研究[7]显示，OA患者软骨细胞暴露于高糖环境中可增加其MMPs mRNA的表达，提示高糖血症可能促进OA的发生与进展。研究[8-9]显示，长期的高糖血症使软骨细胞内晚期糖基化终产物过度积累，刺激细胞内质网应激的产生，还可以诱导软骨基质中胶原的降解及蛋白多糖的丢失，进而可导致OA患者的软骨退化。高糖血症对软骨有损害作用，其通过减少软骨基质中胶原的合成，增加活性氧以及炎症水平，进而导致软骨基质僵化，软骨下骨的破坏以及软骨细胞功能障碍[10]。

研究[11]显示，高脂饮食喂养小鼠120 d后，小鼠膝关节出现软骨损伤、滑膜增厚，而使用他汀类药物降低血胆固醇浓度则可减少OA的软骨缺损，从而延缓OA的进展。在OA患者膝关节的软骨细胞及滑膜细胞中可观察到大量的脂质沉积，特别在OA的早期阶段较明显，软骨细胞存在脂质过氧化以及软骨基质的降解[12]。氧化的脂质可以激活滑膜巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞以及软骨细胞，引起炎症介质以及MMPs的释放，导致滑膜炎症、软骨基质的降解；并可造成骨髓基质祖细胞成骨分化的减少，从而促进骨量的丢失[12]。此外，过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator activated receptors，PPARs)参与调控机体糖代谢和脂代谢过程，并能抑制炎症反应，其可通过调节细胞内胆固醇流出机制参与脂质代谢，降低 TG和TC的水平，减少软骨破坏以及炎症性骨量丢失[13]。