白介素1 在炎症性关节痛中的表达及临床意义*

2021-07-30周居燕

中国疼痛医学杂志 2021年7期

王宁李洋周居燕梁燕

（首都医科大学附属北京朝阳医院检验科，北京 100020）

炎症性关节痛是一种最常见的退行性关节疾病[1]，据统计22%的成年人具有炎症性关节痛，尤其是65 岁以上，患病率高达49%[2]。炎症性关节痛发病率高，除了给病人及家庭带来痛苦和负担以外，同时对社会的卫生医疗和社会保障造成巨大的影响[3]。炎症性关节痛的病理变化累及关节多个部位：软骨和骨骼退化、骨赘和滑膜炎形成等[4～6]。疼痛是炎症性关节痛最显著的临床症状，同时也是病人就医的主要原因。目前用于治疗炎症性关节痛的药物主要依靠非甾体消炎镇痛药、阿片类药物等[7,8]。然而这些药物往往只能改善症状但无法治愈炎症性关节痛。因此病人需长期使用镇痛药，但多数病人常因控制不当，后期不得不进行关节置换。目前针对炎症性关节痛并没有十分有效的治疗方案，其主要原因在于炎症性关节痛发生、发展的机制目前尚不清楚，同时炎症性关节痛前期诊断较为困难，病人因疼痛难忍就医时，往往炎症已引起骨关节多个部位病理性改变。因此如何在发病早期，确诊炎症性关节痛，就显得尤为重要。

炎性细胞因子在炎症性关节痛的发病过程中占有至关重要的地位，它参与了众多的生理代谢及功能调节[9]。目前临床实验室主要通过检测C 反应蛋白和红细胞沉降率来辅助诊断炎症性疾病[10,11]，但是除炎症以外，肥胖、吸烟等因素也可以引起C 反应蛋白和红细胞沉降率的升高。因此，除了C 反应蛋白和红细胞沉降率之外，临床实验室还应增加其他炎症相关因子，多项检测指标综合判断，以提高炎症性关节痛的确诊概率。促炎细胞因子白介素1(interleukin 1, IL-1) 在感染和免疫介导的疾病中起到重要的作用[12]。本研究通过研究炎症性关节痛病人血清中白介素1α (IL-1α)和白介素1β (IL-1β)的水平变化，探讨其在炎症性关节痛中的意义，为辅助临床早期诊断炎症性关节痛提供理论依据。

方法

1.一般资料

本研究已通过首都医科大学附属北京朝阳医院伦理委员会批准（2021-科-53）。选取2020 年11月1 日至2021 年5 月31 日于我院初次就诊的炎症性关节痛病人31 例纳入试验组（C 反应蛋白及红细胞沉降率均高于正常值范围、视觉模拟评分法 (visual analogue scale, VAS) 评分 ≥4）、非炎症性关节痛病人31 例（C 反应蛋白及红细胞沉降率均处于正常值范围、VAS 评分 ≥4）、机械压迫痛病人31例（椎间盘突出和椎管狭窄病人、VAS 评分≥4）及健康人80 名（C 反应蛋白及红细胞沉降率均正常、VAS 评分0、无任何身体不适）为对照组，以上各组年龄、性别均匀分布。

纳入标准：符合上述疾病病人、健康人群，且无其他疾病或传染病史。

排除标准：发热病人（体温≥37.2 ℃）；病人血清不符合要求者（如溶血、乳糜血等）。

2. 方法

（1）酶联免疫吸附测定 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)：试剂购于北京金普来公司。步骤：①100 微升血清加入反应板，37°孵育90分钟；②洗板4 次，加入生物素化抗体工作液（100微升/孔），37°孵育60 分钟；③洗板4 次，加入酶结合物工作液，37°孵育30 分钟；④洗板4 次，加入显色剂，37°孵育15 分钟；⑤加入终止液，混匀，测量OD450值。

（2）C 反应蛋白 (C-Reactive Protein, CRP)：检测仪器Beckman Coulter IMMAGE800，检测试剂C反应蛋白检测试剂盒 (BECKMAN COULTER)。

（3）红细胞沉降率 (erythrocyte sedimentation rate, ESR)：检测仪器ALIFAX-TESTITH，试剂为该仪器配套试剂。

3.观察指标

（1）收集病人临床资料（包括性别、年龄、有无其他疾病等）。

（2）疼痛评分采用VAS 评分，以0～10 分表示疼痛的程度，0 分代表无痛，10 分代表疼痛最剧烈最难以忍受的程度。

（3）C 反应蛋白含量及红细胞沉降率：C 反应蛋白含量及红细胞沉降率是临床实验室辅助诊断炎症性疾病的主要检测内容，通常情况下C 反应蛋白的正常值范围为0～0.80 mg/dl，红细胞沉降率正常值范围为2 ～20 mm/h。

（4）分别检测病人血清中IL-1α和IL-1β的含量。

4.统计学分析

采用 GraphPad Prism 5.0 统计软件进行统计学分析，实验结果以均数 ± 标准误 (±SEM)表示，组间数据采用单因素方差分析。P< 0.05 为差异有统计学意义。

结果

1.健康人群IL-1 表达情况

80 名健康人群血清中C 反应蛋白及红细胞沉降率均处于正常值范围内，针对该80 名健康人群进行IL-1α 和IL-1β 检测（见表1）。结果表明，在健康人群中，IL-1α 和IL-1β 的表达较低，且与性别和年龄无明显相关(P> 0.05)。

2.炎症性关节痛与非炎症性关节痛IL-1α 表达的比较

C 反应蛋白和红细胞沉降率是临床实验室辅助诊断炎症性相关疾病的主要检测对象，因此选取了首次就诊北京朝阳医院，诊断结果为关节痛的病人，针对其血清样本进行C 反应蛋白和红细胞沉降率检测（见表2），根据检测结果对关节痛病人区分为炎症性关节痛和非炎症性关节痛病人。之后使用ELISA 试剂盒，对这两种类型病人进行IL-1α 检测（见图1）。结果表明，炎症性关节痛病人IL-1α平均表达量为(1.71±0.28) pg/ml，明显高于非炎症性关节痛病人(0.81±0.17) pg/ml，两组比较差异明显(P< 0.01)。

图1 炎症性关节痛与非炎症性关节痛病人血清中IL-1α表达量分析(±SEM,n = 31)**P < 0.01,与非炎症性关节痛病人相比Fig. 1 Analysis of IL-1α expression in serum of patients with non-inflammatory joint pain (NIJP) and inflammatory joint pain (IJP) (±SEM, n = 31)**P < 0.01, compared with patients with non-inflammatory joint pain.

表2 炎症性关节痛与非炎症性关节痛检测结果 (±SEM)Table 2 The results of ESR and CRP in inflammatory joint pain and non-inflammatory joint pain (±SEM)

**P < 0.01, ***P < 0.001, 与非炎症性关节痛组相比；**P < 0.01, ***P < 0.001, compared with group non-inflammatory joint pain.

C 反应蛋白 (mg/dl)CRP (mg/dl)非炎症性关节痛Non-inflammatory joint pain 31 7.33±0.92 0.23±0.03炎症性关节痛Inflammatory joint pain 31 35.00±2.89*** 1.76±0.35**组别Group例数n红细胞沉降率 (mm/h)ESR (mm/h)

3.炎症性关节痛与非炎症性关节痛IL-1β 表达的比较

接下来检测了炎症性关节痛病人与非炎症性关节痛病人血清中IL-1β 的含量（见表1），结果表明，正常人群血清中IL-1β 的表达与年龄和性别并无关系。但炎症性关节痛病人血清中IL-1β 含量(2.92±0.16) pg/ml明显高于非炎症性关节痛病人(2.41±0.12) pg/ml（P< 0.05，见图2）。

表1 健康人群白介素1 含量 (±SEM)Table 1 IL-1 level in healthy people (±SEM)

组别Group年龄Age例数n白介素1α (pg/ml)IL-1α (pg/ml)白介素1β (pg/ml)IL-1β (pg/ml)男性Male< 60 20 0.37±0.08 2.12±0.13> 60 20 0.29±0.05 2.34±0.14女性Female< 60 20 0.41±0.06 2.24±0.27> 60 20 0.35±0.03 2.37±0.21

图2 炎症性关节痛与非炎症性关节痛病人血清中IL-1β表达量分析(±SEM, n = 31)*P < 0.05，与非炎症性关节痛病人相比Fig. 2 Analysis of IL-1β expression in serum of patients with non-inflammatory joint pain (NIJP) and inflammatory joint pain (IJP) (±SEM,n = 31)*P < 0.05, compared with patients with non-inflammatory joint pain.

4.炎症性关节痛与机械压迫痛病人IL-1 表达的比较

为了证明IL-1α 和IL-1β 在炎症性关节痛病人血清中的特异性升高，选取了首次就诊北京朝阳医院的机械压迫痛（椎管狭窄和椎间盘突出）病人，针对其血清样本进行C 反应蛋白和红细胞沉降率检测，结果均在正常参考范围内。针对这类病人，对IL-1α 和IL-1β 进行了检测（见表3），结果表明，炎症性关节痛病人血清中IL-1α 和IL-1β 表达明显高于机械压迫痛病人，而机械压迫痛病人血清中IL-1α和IL-1β 含量与健康人群并无明显差异。

表3 炎症性关节痛与机械压迫痛病人IL-1 检测结果 (±SEM)Table 3 The results of IL-1 in inflammatory joint pain and mechanical compression pain (±SEM)

*P < 0.05, ***P < 0.001, 与机械压迫痛组相比；*P < 0.05, ***P < 0.001, compared with group mechanical compression pain.

白介素1β (pg/ml)IL-1β (pg/ml)机械压迫痛Mechanical compression pain 31 0.29±0.05 2.45±0.13炎症性关节痛Inflammatory joint pain 31 1.71±0.28 *** 2.92±0.16*组别Group例数n白介素1α (pg/ml)IL-1α (pg/ml)

讨论

关节痛可以由多种疾病所引起，例如创伤、感染、炎症、自身免疫性疾病、遗传相关疾病或癌症等，一般可分为急性关节痛（如创伤性关节痛等）和慢性关节痛（如炎症性关节痛等）。创伤性关节痛、癌症性关节痛等病人因为有明确的病史，往往能够早期就引起病人注意。但是炎症性关节痛初期具有明显的隐匿性[13]，导致很多病人在疾病初期并不自知或不重视，进而延误治疗。大多数病人发病后期，关节会出现畸形等症状，并且伴随明显疼痛、站立困难，导致其身心健康受到严重的影响[14]。据统计，炎症性关节痛是全世界范围慢性疼痛和残疾最为常见的形式之一，超过2.5 亿人受其影响[15～17]。因此，病人如何通过早期身体指征及血清学指标及早诊断炎症性关节痛、及早进行相应治疗显得尤为重要。

C 反应蛋白是机体在受到感染或慢性炎症性疾病时，肝脏产生的一种急性期蛋白[18]。红细胞沉降率是指在抗凝血中，红细胞在规定时间内下降的距离，沉降率高低主要受到急性期蛋白的影响[19]。以上两项指标敏感性较高，因此被临床试验室用来作为辅助诊断炎症性疾病和评估预后的主要指标[20]。然而红细胞沉降率和C 反应蛋白除了在炎症时升高外，吸烟、抑郁、心脏缺血等情况也会升高[19]。因此为了进一步明确鉴别炎症性关节痛病人，除红细胞沉降率和C 反应蛋白外，还应匹配其他炎症相关指标。多项炎症相关指标综合判断，能够大幅度提高病人炎症性关节痛的诊断准确性。

由白细胞分泌的细胞因子统称为白细胞介素，简称白介素。其中IL-1 和IL-6 均在自身性炎症反应过程中扮演重要角色，是肝脏急性期反应的主要诱导因子之一。IL-1 包括IL-1α 和IL-1β，它们是固有免疫应答过程中最为重要的细胞因子之一[21]，是在局部和全身炎症反应中起核心作用的细胞因子，能够诱导其他炎症细胞因子、黏附因子、趋化因子、急性期时相蛋白和组织重建酶等的合成[22,23]。IL-1β在膝关节炎症中表达较高，并且IL-1β 水平越高，其关节部位炎症程度越高[24]。本研究也通过实验证实红细胞沉降率和C 反应蛋白明显升高的关节痛病人血清中IL-1β 明显升高。然而作为促炎症细胞因子，与IL-1β 共用同样受体的IL-1α[25]在炎症性关节痛病人血清中的表达情况，目前研究较少。

本研究选取血清C 反应蛋白、红细胞沉降率明显高于正常值的关节痛病人（无其他不适）作为研究对象。运用ELISA 方法针对上述关节痛病人血清进行IL-1α 和IL-1β 检测，结果显示与其他关节痛病人（红细胞沉降率、C 反应蛋白均正常）相比，炎症性关节痛病人IL-1α 及IL-1β 明显升高。而因压迫神经产生疼痛的病人（腰椎间盘突出、椎管狭窄）及体检人群的血清中IL-1α 及IL-1β 含量较低。从上述结果可以看出，IL-1α 和IL-1β 在炎症性关节痛病人血清中有较高的表达；而在正常人、其他关节痛病人、机械压迫痛病人中，IL-1α 和IL-1β 的表达较低。因此结合C 反应蛋白、红细胞沉降率和IL-1 能够一定幅度提高炎症性关节痛的诊断。

由于条件有限，本研究的研究人群仅限于就诊本院人员，针对其他城市及其他医院病人未做统计研究；本研究结论机制尚不明确，后续研究需着眼于IL-1α 及IL-1β 的机制研究，为其临床应用提供基础依据。

本研究提示关节痛初期，可根据病人症状以及血清中C 反应蛋白、IL-1α 和IL-1β 及红细胞沉降率来综合判断是否为炎症性关节痛，及早诊断炎症性关节痛，及早进行相应治疗。