关节液血管活性肠肽水平、白细胞介素-1β、基质金属蛋白酶3与踝创伤性关节炎症状严重程度、足踝功能的相关性分析

韦中阳，桑敬伟，李国有

踝创伤性关节炎（posttraumatic ankle osteoarthri‐tis，PTAOA）多由踝关节损伤、术后关节退变等引起，可造成关节疼痛、活动受限等，严重降低病人生活质量。研究指出，炎性反应、骨关节基质降解是PTAOA发病的重要环节。血管活性肠肽水平（va‐soactive intestinal peptide，VIP）广泛存在于骨、软骨等组织中，动物学实验表明，VIP能抑制炎性因子产生，改善胶原诱导的关节炎小鼠关节炎症。白细胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）是一种炎性细胞因子，在痛风性关节炎小鼠中呈高表达。基质金属蛋白酶3（Matrix Metalloproteinase 3，MMP3）系基质金属蛋白酶家族的一个重要成员，可降解多种细胞外基质成分，参与损伤修复、炎症反应等一系列生理、病理过程，在骨关节炎病人中阳性表达率明显高于非骨性关节炎病人。目前关于关节液VIP、IL-1β、MMP3与PTAOA病人症状严重程度、足踝功能相关性的报道较少，本研究对此进行探讨，报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2018年1月至2019年5月安阳市人民医院踝创伤性关节炎72例作为研究对象。根据改良K-L分级分为2级（22例）、3级（30例）、4级（20例）。入组病人均对本研究知情，自愿签署知情同意书。本研究符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》相关要求。

入排标准：均符合PTAOA诊断标准，入组前4周无相关治疗史，无先天性肢体功能障碍，并排除合并系统性红斑狼疮等自身免疫疾病者、合并其他急慢性感染类疾病者；认知功能异常者、合并恶性肿瘤者、肝肾心功能严重不全者、脊髓损伤者。

1.2 方法

1.2.1 标本采集、检测 所有病人在入院后均行踝关节镜下关节清理术：病人平卧，双下肢伸直，选择趾长伸肌腱与外踝基底部之间进针，刺入关节囊，采集2 mL踝关节滑液，操作过程严格无菌操作，踝关节滑液低温离心，去除沉淀，采用酶联免疫吸附法检测VIP、IL-1β、MMP3水平，检测仪器为Varios‐kanLUX型酶标仪（美国赛默飞世尔公司），检测试剂盒分别购自泉州市九邦生物科技有限公司、艾美捷科技有限公司、上海康朗生物科技有限公司，检测过程严格按照试剂及仪器使用说明书进行。

1.2.2 症状评分 疼痛：无疼痛、轻微疼痛、可忍受、难以忍受，分别计0～3分；肿胀：无肿胀、轻度肿胀、中度肿胀、高度肿胀，分别计0～3分。

1.2.3 足踝功能评估 通过美国骨科足踝协会（AOFAS）踝-后足评分系统评估，包括疼痛（40分）、功能和自主活动及支撑情况（10分）、最大步行距离（5分）、地面步行（5分）、反常步态（12分）、踝-后足稳定性（8分）、足部对线（10分）、后足活动（6分）等，本研究选取其中功能和自主活动及支撑、最大步行距离、踝-后足稳定性、足部对线4项内容，进行评分。

1.3 观察指标 比较三组一般资料，关节液VIP、IL-1β、MMP3水平，疼痛、肿胀症状评分，足踝功能。分析关节液VIP、IL-1β、MMP3与症状严重程度、足踝功能相关性。

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0统计学软件处理数据。计量资料以x±s表示，正态资料多组间比较采用单因素方差分析+两两比较LSD-t检验。偏态资料采用Kruskal-Wallis秩和检验。计数资料用例（%）表示、分布比较行χ检验。此外，趋势分析采用两分类转化后的Cochran Armitage趋势检验。相关分析采用Spearman相关性分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组一般资料比较 三组年龄、性别、病程、体质量指数（BMI）、发病原因等一般资料相比，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

2.2 三组关节液VIP、IL-1β、MMP3水平比较 差异分析显示：三组关节液VIP、IL-1β、MMP3水平比较，均差异有统计学意义（P＜0.05）。趋势分析显示：关节液VIP水平随改良K-L分级增加呈降低趋势，IL-1β、MMP3呈升高趋势（P＜0.05）。见表2。

2.3 三组症状评分比较 差异分析显示：三组疼痛、肿胀评分相比，均差异有统计学意义（P＜0.05）。趋势分析显示：病人疼痛、肿胀评分随病人的改良K-L分级升高而上升（P＜0.05）。4级病人疼痛、肿胀评分高于3级、2级病人（P＜0.05）。见表3。

表1 踝创伤性关节炎72例三组年龄、性别、病程、体质量指数（BMI）、发病原因等一般资料比较

表2 踝创伤性关节炎72例三组关节液血管活性肠肽（VIP）、白细胞介素-1β（IL-1β）、基质金属蛋白酶3（MMP3）水平比较/（pg/mL，x±s）

表3 踝创伤性关节炎72例三组症状评分比较/（分，x±s）

2.4 关节液VIP、IL-1β、MMP3与症状严重程度相关性 Spearman相关性分析，关节液VIP与疼痛、肿胀呈负相关，IL-1β、MMP3与疼痛、肿胀呈正相关（P＜0.05），见表4。

表4 关节液血管活性肠肽（VIP）、白细胞介素-1β（IL-1β）、基质金属蛋白酶3（MMP3）与症状严重程度相关性

2.5 三组足踝功能比较 差异分析显示三组AO‐FAS评分系统中功能和自主活动及支撑、最大步行距离、踝-后足稳定性、足部对线相比，差异有统计学意义（P＜0.05）；趋势分析显示各组足踝功能评分随病人的改良K-L分级升高而下降，趋势有显著性意义（P＜0.05）。结合数据看，4级病人功能和自主活动及支撑、最大步行距离、踝-后足稳定性、足部对线评分均低于3级、2级病人（P＜0.05）。见表5。

表5 踝创伤性关节炎72例三组足踝功能比较/（分，x±s）

2.6 关节液VIP、IL-1β、MMP3与足踝功能相关性 Spearman相关性分析，关节液VIP与功能和自主活动及支撑、最大步行距离呈正相关，IL-1β、MMP3与功能和自主活动及支撑、最大步行距离呈负相关（P＜0.05），三者与踝-后足稳定性、足部对线无明显相关性（P＞0.05），见表6。

表6 关节液血管活性肠肽（VIP）、白细胞介素-1β（IL-1β）、基质金属蛋白酶3（MMP3）与足踝功能相关性

3 讨论

VIP是一种重要的肽类神经递质，可扩张血管、促进神经内分泌、免疫网络的交互活动，并具有抗炎作用。本研究发现，关节液VIP水平随改良K-L分级增加呈降低趋势，并与疼痛、肿胀呈负相关，提示VIP与PTAOA病人症状与病情严重程度密切相关。Seoane等研究显示，VIP水平较低的关节炎病人，病情进展较快，可反映病情严重程度。Zhu等动物学研究发现，上调VIP表达可改善胶原诱导的关节炎大鼠模型关节炎评分，降低严重程度。均间接论证了本研究结论。同时关节液VIP与功能和自主活动及支撑、最大步行距离呈正相关，提示提高VIP可能为PTAOA的防治提供了一种新思路。根据Li等报道VIP可通过下调外白介素-17A表达来改善异常免疫状态，纠正炎性反应，从而改善病情。VIP还能通过环磷酸腺苷依赖的信号通路防止核转录因子κB抑制蛋白（IκB）的磷酸化，提高IκB/核因子‐κB复合物的稳定性，阻止核因子‐κB亚单位发生易位，从而抑制核因子-κB造成的炎症和骨破坏。

目前已证实免疫调节系统的功能异常及其诱发的炎症反应在PTAOA的发病中起着重要作用。IL-1β由活化的巨噬细胞产生，能刺激参与免疫反应的细胞增殖、分化并提高其功能。Guan等报道发现，IL-1β在关节炎大鼠血清中表达与正常大鼠存在明显差异。本研究发现，关节液IL-1β水平随改良K-L分级增加呈升高趋势，改良K-L分级较高病人疼痛、肿胀评分较高，IL-1β与疼痛、肿胀呈正相关，表明关节液IL-1β水平可影响PTAOA病人症状严重程度。Scanu等研究显示，IL-1β在炎性关节炎关节滑液中呈高表达，与本研究结论相符。Joosten等研究发现，IL-1β在痛风性关节炎小鼠模型中呈高表达，采用重组人α-1-抗胰蛋白酶（AAT）-IgG1 Fc融合蛋白（AAT-Fc）抑制IL-1β的释放后，滑膜产生的IL-1β降低了60%，关节肿胀降低了80%，细胞浸润降低了95%。Marchetti等采用酵母聚糖或尿酸单钠（MSU）晶体关节内注入建立小鼠关节炎模型，发现其滑膜IL-1β水平较正常小鼠高，伴有明显的关节肿胀，而采取干预措施降低IL-1β表达后，关节炎症明显减轻。可见IL-1β与关节炎有关，抑制其表达有助于PTAOA病情的改善，从侧面论证了本研究结论。同时本研究还发现，4级病人功能和自主活动及支撑、最大步行距离、踝-后足稳定性、足部对线评分低于3级、2级病人，关节液IL-1β与功能和自主活动及支撑、最大步行距离呈负相关，提示IL-1β可降低足踝功能，抑制其表达有助于病人病情、足踝功能的改善。IL-1β存在于软骨、滑膜的衬里细胞等，长期大量表达时可破坏软骨组织，刺激骨赘形成，故会影响足踝功能，且形成的病灶在炎症刺激下，又增加了IL-1β合成与释放量，因此在PTAOA病人中表达水平较高。

MMP3能作用于Ⅲ型、Ⅳ型胶原和明胶，激活MMP1和其他家族成员。苏杉等研究显示，MMP3在类风湿关节炎模型大鼠中表达高于正常大鼠。Takeshita等指出，MMP3在类风湿性关节炎中呈高表达，并能反映疾病的活动度，评估病人病情。本研究发现，随改良K-L分级增加，关节液MMP3呈升高趋势，与疼痛、肿胀呈正相关，提示MMP3可影响病人症状和病情严重程度。同时关节液MMP3与功能和自主活动及支撑、最大步行距离呈负相关，表明MMP3还可影响病人足踝功能，抑制其表达有助于疾病的防治。Liu等报道分别采用酶联免疫吸附试验和免疫组化法检测胶原诱导的关节炎大鼠血清和踝关节滑膜中MMP-3的表达，发现其高于正常对照大鼠，应用异源间充质干细胞移植干预后，MMP3表达显著降低，大鼠关节炎指数、关节损伤明显减轻。MMP3能破坏细胞外基质，介导骨赘形成，并能为炎性因子向软骨等组织的渗透提供便利，从而影响足踝功能。本研究不足之处在于，纳入实验的样本量较少，可能造成数据的偏倚，有待后续进一步的探讨。

综上所述，关节液VIP、IL-1β、MMP3在PTAOA病人中表达明显异常，与病情、症状严重程度、足踝功能显著相关，调控VIP、IL-1β、MMP3表达可能为PTAOA的防治提供一个潜在的思路。