绝经后女性退变性膝骨关节炎疼痛与性激素水平及关节液炎性因子的相关性研究

牟利民，张文豪，张思平，覃祺，韩明展，陈万吉，冉建*

性激素在人体内参与各种生理机制的调节，不同的性激素具有不同的生物学活性；更年期女性体内性激素水平存在明显波动，绝经后呈现明显下降趋势，体内各种细胞代谢出现调节失衡，对不同的组织和器官直接或间接地产生了较大的影响。有研究表明不同组织部位的雌激素具有不同的抗炎和促炎特性，一般来说短时间内雌激素的降低会增加体内活性氧水平，激活核因子κB和促炎性细胞因子的产生［1］。绝经后随着雌激素水平的降低，退变性膝骨关节炎（KOA）发生关节疼痛也明显增多，有研究报道雌激素水平降低后机体对疼痛的抑制作用减弱，炎性因子也会进一步升高［2］。这表明雌激素、炎性因子及疼痛存在一定的联系；绝经后退变性KOA膝关节疼痛是否也与性激素和炎性因子有关？目前尚缺乏此方面的临床实际研究证据。本研究旨在探讨绝经后退变性KOA疼痛与性激素水平及炎性因子是否相关，为临床女性绝经后性激素替代疗法及抗炎治疗提供理论依据，进一步预防和治疗退变性KOA疼痛。

1 资料与方法

1.1 一般资料 试验者：选取新疆医科大学第六附属医院2019年6月至2021年6月，因退变性KOA疼痛住院的女性绝经患者90例。纳入标准：（1）45～65岁已绝经的退变性KOA疼痛女性；（2）患者同意签署有创穿刺知情同意书且愿意测定性激素六项；（3）膝关节存在一定量的积液且膝关节核磁或B超显示能够抽取积液。排除标准：（1）有其他内分泌系统及风湿免疫系统等相关疾病；（2）近期有膝关节创伤史或手术史；（3）既往有膝关节穿刺治疗史；（4）全身或局部存在感染。

住院后充分告知患者视觉模拟量表（VAS）评分的意义［3］，患者自行评分后再由3位中级以上职称医师核实查体评估，根据评分结果取平均值并进行分组。轻度疼痛组30例（VAS评分≤3分），年龄45～65岁、绝经年龄44～57岁、病程1～5年、体质指数（BMI）23.1～27.5 kg/m2。中度疼痛组30例（VAS评分4～6分），年龄45～65岁、绝经年龄43～56岁、病程2～6年、BMI 23.9～27.9 kg/m2。重度疼痛组30例（VAS评分7～10分），年龄45～65岁、绝经年龄42～56岁、病程2～7年，BMI 23.6～28.2 kg/m2。

对照组：选取新疆医科大学第六附属医院同期体检的绝经后膝关节积液女性（非KOA）30例，除不具备膝关节疼痛外，其余纳入标准及排除标准均同试验者。体检者绝经年龄45～58岁、年龄45～65岁、BMI 23.3～26.9 kg/m2。

本研究经新疆医科大学第六附属医院伦理委员会审核通过，伦理审批号：LFYLLSC20190104-01。所有研究对象已签署知情同意书。

1.2 相关资料的收集 所有研究对象抽取晨起空腹上臂静脉血5 ml，置抗凝管后常规血清分离（2 500 r/min，离心15 min，离心半径10 cm）取上清液，利用化学发光免疫分析法检测性激素六项；核实研究对象关节液可抽取后，患者取坐位，常规无菌消毒抽取膝关节液2 ml，行关节液分离（3 500 r/min，离心5 min，离心半径8 cm）后取上清液分装（200～300 µl/管），采用双抗体夹心免疫酶联吸附法（ELISA）检测炎性因子〔白介素（IL）-1、IL-6、IL-10、肿瘤坏死因子α（TNF-α）〕。试剂由上海酶联生物科技有限公司提供。

1.3 统计学方法 采用SPSS 26.0软件行数据处理，其中符合正态分布的计量资料以（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验；非正态分布的计量资料以中位数（四分位数间距）〔M（QR）〕表示，组间比较采用秩和检验；计数资料以相对数表示；采用Spearman秩相关分析探讨各指标的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 轻、中、重度疼痛组退变性KOA患者病程比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。对照组及轻、中、重度疼痛组退变性KOA患者的年龄、绝经年龄比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。对照组及轻、中、重度疼痛组退变性KOA患者BMI比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中对照组、轻度疼痛组BMI低于重度疼痛组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 四组研究对象一般资料比较（±s）Table 1 Comparison of general data in four groups

表1 四组研究对象一般资料比较（±s）Table 1 Comparison of general data in four groups

注：—代表无此数据，BMI=体质指数；a表示与对照组比较P＜0.05，b表示与轻度疼痛组比较P＜0.05

组别 例数 病程（年） 年龄（岁） 绝经年龄（岁） BMI （kg/m2）对照组 30 — 56.8±5.1 50.5±4.0 25.4±1.1轻度疼痛组 30 3.2±0.9 57.9±5.2 50.5±3.8 25.6±1.0中度疼痛组 30 3.7±1.1 57.2±4.9 50.1±3.7 25.8±1.0重度疼痛组 30 3.8±1.2 57.9±4.0 50.5±3.6 26.2±1.0ab F值 2.827 0.350 0.129 2.714 P值 0.065 0.789 0.943 0.048

2.2 性激素水平比较 四组研究对象的雌二醇（E2）及睾酮（T）比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中中、重度疼痛组E2、T均低于对照组，中、重度疼痛组E2与重度疼痛组T低于轻度疼痛组，差异有统计学意义（P＜0.05）。四组研究对象的泌乳素（PRL）、促黄体生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）及孕酮（P）比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 四组研究对象性激素水平比较（±s）Table 2 Comparison of sex hormone levels in four groups

表2 四组研究对象性激素水平比较（±s）Table 2 Comparison of sex hormone levels in four groups

注：E2=雌二醇，T=睾酮，PRL=泌乳素，LH=促黄体生成素，FSH=卵泡刺激素，P=孕酮；a表示与对照组比较P＜0.05，b表示与轻度疼痛组比较P＜0.05

组别 例数 E2（ng/L） T（µg/L） PRL（µg/L） LH（U/L） FSH（U/L） P（µg/L）对照组 30 63.99±22.84 0.73±0.39 16.55±4.08 21.49±10.09 31.61±13.06 1.27±1.06轻度疼痛组 30 63.50±22.66 0.65±0.40 16.07±5.69 23.35±11.18 32.21±13.65 1.18±1.01中度疼痛组 30 46.49±22.97ab 0.55±0.39a 14.89±5.64 24.19±11.86 34.43±12.95 1.09±0.99重度疼痛组 30 39.98±24.05ab 0.43±0.36ab 13.75±5.44 25.33±12.92 37.15±13.47 1.09±0.93 F值 8.251 3.223 1.674 0.587 1.073 0.152 P值 ＜0.001 0.025 0.176 0.625 0.363 0.928

2.3 膝关节液炎性因子水平比较 四组研究对象的IL-1、IL-6、IL-10及TNF-α水平比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）；其中轻度疼痛组IL-1，中、重度疼痛组LI-1、IL-6、IL-10、TNF-α均高于对照组，重度疼痛组IL-6、IL-10、TNF-α均高于轻度疼痛组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 四组研究对象膝关节液炎性因子水平比较〔M（QR），ng/L〕Table 3 Comparison of inflammatory cytokines in synovial fluids in four groups

2.4 E2、T及膝关节液炎性因子与膝关节疼痛VAS评分的相关性分析 E2及T与膝关节疼痛VAS评分呈负相关（P＜0.05），IL-1、IL-6及 TNF-α 与膝关节疼痛VAS评分呈正相关（P＜0.05），IL-10与膝关节疼痛VAS评分之间无相关关系（P＞0.05），见表4。

表4 E2、T及膝关节液炎性因子与膝关节疼痛VAS评分的相关性Table 4 Correlations of E2 and T in the serum and inflammatory cytokines in synovial fluids with VAS score for degenerative knee pain

3 讨论

3.1 骨关节炎 骨关节炎是一种以慢性退行性病变为特征的骨关节疾病，主要累及膝关节、髋关节及各手指关节，其中KOA是关节炎疾病中最为常见的一种类型［4］。随着中国人口老龄化加剧，KOA的发病率越来越高，尤其在老年绝经女性人群中最为多见；大多数骨关节炎患者关节周围力学运动发生改变，通常会在活动后出现膝关节疼痛，严重者甚至会出现静息痛，这也是导致老年人群下肢功能丧失和致残的主要原因［5-8］。KOA的发病机制较为复杂，既往研究发现，KOA的最初诱因与关节软骨退行性病变有关［9］。随着分子水平的研究不断深入，有研究发现体内性激素水平、软骨下骨细胞代谢重塑、雌激素受体的表达在骨关节炎的病程中起着极为重要的作用［10-11］。本研究发现，中、重度疼痛组患者E2水平低于对照组和轻度疼痛组，重度疼痛组T水平低于轻度疼痛组。有研究显示，骨关节炎的发生和发展还与患者的年龄、性别、肥胖密切相关［12］。本研究结果显示，重度疼痛组BMI高于对照组、轻度疼痛组，而对照组与轻、中度疼痛组之间差异无统计学意义，进一步证实了肥胖对骨关节的疼痛有影响，提示肥胖在骨关节炎病程中有重要意义。

3.2 雌激素与KOA 雌激素是人体内较为重要的内分泌调节激素，不仅在调节女性生理周期中扮演重要角色，而且在维持骨细胞代谢平衡中发挥重要作用［13］。体内雌激素与膝关节内雌激素有着密切联系，当体内雌激素水平降低时，膝关节内雌激素含量也随之降低，从而影响整个关节的生理代谢［14］。本研究结果显示，中、重度疼痛组E2水平低于对照组和轻度疼痛组，E2与膝关节疼痛VAS评分呈负相关。OKUDA等［15］在炎症性痛觉过敏的大鼠模型研究中发现，在大鼠骨关节炎的发生过程中，E2可降低关节内炎性因子的表达，提高大鼠对疼痛的耐受程度，延缓骨关节炎的进展。WANG等［16］在家兔骨关节炎性疼痛症状研究中也发现，E2可将关节软骨中的糖胺聚糖含量维持在一定水平，明显缓解了家兔关节疼痛症状。以上研究表明，体内维持一定的雌激素水平，不仅可延缓骨关节炎的发生，还能降低骨关节炎对疼痛的敏感性，雌激素能对疼痛起一定的缓解作用。

3.3 T与KOA 人体内性腺和肾上腺皮质是T的主要来源，T通常被称为男性荷尔蒙，男性体内T水平比女性高10倍左右，尽管男性体内T水平比女性多，但实际上女性对T更为敏感［17］。女性体内T水平随着年龄的增长而下降，绝经前女性体内T水平下降15%左右，绝经后达到最低点［18］。本研究结果显示，重度疼痛组T水平低于对照组和轻度疼痛组，T水平与膝关节疼痛VAS评分呈负相关。SOWERS等［19］研究女性T水平与骨性关节炎相关性时发现，血清T水平低的人群患骨性关节炎的风险较高。FREYSTAETTER等［20］探讨血清T水平与KOA疼痛和功能的关系中得出，较高的血清T水平不仅能减轻骨关节炎疼痛、延缓骨关节炎的发生，而且能降低女性的致残率。PARK等［21］发现高蛋白饮食有氧运动可减轻体内因T缺乏引起的膝关节炎疼痛，维持体内T水平可对骨关节起保护作用。以上研究提示，女性体内T缺乏会增加膝关节对疼痛的敏感性，女性体内维持一定的T水平可降低骨关节炎疼痛，这一发现进一步为临床预防和治疗绝经后退变性KOA疼痛提供了相关理论依据。

3.4 炎性因子与KOA 绝大多数患者会因膝关节退行性改变而出现膝关节疼痛，这种疼痛是一种慢性无菌性炎症性疼痛。退变性膝关节疼痛的原因主要为单核细胞及各种炎性因子（IL-1、IL-6、IL-10及TNF-α等）参与了KOA的炎性反应；当机体某部位存在损伤时，TNF-α分泌的炎性前体细胞因子能够促使白细胞快速聚集和释放炎性递质，促进病变部位的修复，因此TNF-α在炎性反应及免疫应答中发挥重要作用［22］。YUI等［23］在研究活化蛋白激酶（AMPK）在骨关节炎软骨细胞能量平衡中发现，IL-1β具有诱导金属蛋白酶13（MMP-13）表达的作用，促使骨关节炎的发生。黄媛霞等［24］研究IL-1β和MMP-13在骨关节炎发病过程中的作用机制时发现，关节液中IL-1β和MMP-13的表达和在关节软骨中表达基本相同，这表明关节液中的炎性因子发生改变，软骨中炎性因子的表达也会发生相应改变，从而诱发膝关节疼痛。本研究结果发现，中、重度疼痛组关节液内IL-1、IL-6、IL-10及TNF-α水平均高于对照组，这与既往研究结果相符合。王芷等［2］在研究去卵巢后小鼠疼痛时发现，外源性补充雌激素治疗后小鼠体内炎性因子IL-1β、IL-6及TNF-α也随之降低，能明显降低小鼠对疼痛的敏感性，提示体内维持一定水平的雌激素水平可降低膝关节炎性反应，减轻膝关节疼痛。桂珍等［25］在研究全身型幼年特发性关节炎（SJIA）中发现，IL-6抑制剂治疗SJIA主要是通过抑制IL-6诱导产生IL-17，从而延缓骨关节炎的进一步发展，提示炎性因子IL-6参与诱导了急性细胞免疫的发生。有研究发现，在膝关节炎关节腔药物注射治疗中，也是通过减少关节内摩擦和降低局部炎性反应来减轻膝关节疼痛［26］。本研究对照组中IL-1、IL-6及TNF-α水平明显低于中、重度疼痛组，IL-1、IL-6及TNF-α与膝关节疼痛VAS评分呈正相关，表明关节内炎性因子水平增加会加重KOA疼痛。提示膝关节内炎性因子升高可刺激膝关节疼痛，进一步诱发炎性反应加剧骨关节炎的发展。

综上所述，绝经后退变性KOA患者的疼痛与体内雌激素、T及膝关节炎性因子水平相关，提示女性绝经后维持体内雌激素及T水平对减轻膝关节疼痛非常重要，为临床中雌激素替代疗法及适量补充体内T水平，用于治疗或预防骨关节炎疼痛提供了新的理论依据。绝经后女性体内E2、T水平降低及关节内炎性因子升高，在一定程度上会增加KOA疼痛，这一发现为临床骨关节炎的治疗提供了新的诊疗思路，治疗过程中除对患者行抗炎处理，雌激素替代疗法也是一种新的治疗方案；但目前绝经后女性雌激素水平应维持多少为宜，既也不会引起骨关节炎疼痛，还不会产生其他妇科性疾病，这有待进一步深入研究。

作者贡献：牟利民进行文章的构思与设计，文献整理与分析，文章撰写和修订；张文豪、张思平、覃祺、韩明展负责研究的实施和数据收集与整理；陈万吉、冉建负责文章的质量控制及审校；冉建对文章整体负责，监督管理。

本文无利益冲突。