TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α在膝关节骨性关节炎中的表达及相关性分析

闫理想

膝关节骨性关节炎疾病在临床中具有致残和致畸概率高的特点，患者患病后，体内关节会受到一定程度的损害，并且还会随着病程的增长而随之加重损害程度[1-2]。关节疼痛、肿胀等都是此疾病的临床症状表现，症状严重的情况下，会对患者的生活质量以及生命安全产生威胁[3-4]。基质金属蛋白酶抑制剂-1(TIMP-1)是一种金属蛋白酶抑制剂，能够对金属离子中的蛋白酶进行抑制，从而使其不会发生酶蛋白变质现象，并且TIMP-1还参与着多种疾病的发展[5-6]。转化生长因子-β(TGF-β1)属于一种转化生长因子，此因子可以介导软骨合成、抑制胶原和蛋白多糖分解，与膝关节骨性关节炎患者的发病有着密切联系[7-8]。中文名低氧诱导因子-1α(HIF-1α)是一种缺氧诱导因子，在人体软骨方面有着重要的影响作用[9-10]。临床对TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α与膝关节骨性关节炎的关系临床研究较少，基于此，本文对膝关节骨性关节炎患者外周血进行检测，分析三者在膝关节骨性关节炎的表达以及相关性，为膝关节骨性关节炎患者后期研究提供一定的数据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2021年1月至2022年12月南阳医学高等专科学校第一附属医院收治的膝关节骨性关节炎患者160例，记为病例组，另按照脑随机数字表选取同期进行体检的健康志愿者165例，记为对照组。其中病例组包括男92例，女68例，年龄50～69岁，平均年龄(59.5±7.6)岁，病程3～5年，平均病程(4.0±0.8)年，体质量45～78 kg，平均体质量(62.5±13.3)kg；对照组包括男86 例，女79例，年龄51 ～70 岁，平均年龄(60.5±7.6)岁，体质量45～78 kg，平均体质量(61.5±13.2)kg。根据膝关节骨性关节炎的诊断标准将患者分为轻度(53例)、中度(50例)、重度(57例)。所有入选者一般资料对比，差异无统计学差异(P＞0.05)，具有可比性。

1.2 选取标准 纳入标准：所有患者均符合膝关节骨性关节炎的诊断标准[11]；经医院伦理委员会批准，伦理委员会批准文号(2021年)伦审第(19)号；患者均已签署研究知情同意书；临床资料完整者。排除标准：合并器官功能障碍原发疾病者；类风湿性、痛风性、感染性、创伤性关节炎者；近期接受关节内药物注射治疗者。

1.3 方法

1.3.1 标本采集 病例组患者于入院当日或次日清晨采集静脉血3～5 mL放置于未有抗凝剂的试管之中，对照组于次日清晨采集静脉血3～5 mL放置于未有抗凝剂的试管之中。将抽取的静脉血放入温室内，30 min后对其进行离心分离血清，并对其及时进行检测，不能及时进行检测的放入温度为-20 ℃的冰箱中保存。

1.3.2 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 检测 通过酶联免疫法试剂盒 (上海江莱生物科技有限公司，48T/96T)对患者的TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α水平进行检测。

1.4 统计学方法 采用SPSS 26.0统计软件进行分析处理。计量资料采用均数±标准差(±s)描述，多组间比较采用方差齐性检验，两组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的运用中位数、四分位间距M(Q1，Q3)。采用ROC曲线分析TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 对膝关节骨性关节炎的诊断价值，TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α之间相关性采用Pearson相关性分析。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组人群TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表达情况比较 病例组TIMP-1、HIF-1α表达显著高于对照组，TGF-β1表达显著低于对照组，差异具有统计学意义(P＜0.05)，见表1。

表1 两组人群TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表达情况比较(±s)

表1 两组人群TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表达情况比较(±s)

注：TIMP-1＝基质金属蛋白酶抑制剂-1，TGF-β1＝转化生长因子-β1，HIF-1α=低氧诱导因子- α，下同。

HIF-1α/(pg·mL-1)对照组 165 80.15±15.31 4.98±0.16 42.34±5.03病例组 160 95.36±19.67 3.97±0.03 76.81±9.27 t值 7.793 78.520 41.830 P值 0.001 0.001 0.001组别 例数 TIMP-1/(μg·L-1)TGF-β1/(pg·mL-1)

2.2 不同严重程度下TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表达比较 与轻度患者相比，中度患者TGF-β1、HIF-1α表达较高，TIMP-1表达较低，差异具有统计学意义(P＜0.05)；与中度患者相比，重度患者TGF-β1、HIF-1α表达较高，TIMP-1表达较低，差异具有统计学意义(P＜0.05)；随着急膝关节骨性关 节 炎 的 加 重，TGF-β1、HIF-1α 表 达 升 高，TIMP-1表达下降，差异具有统计学意义(P＜0.05)，见表2。

表2 不同严重程度下TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表达比较(±s)

表2 不同严重程度下TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α表达比较(±s)

组别 例数 TIMP-l/(μg·L-1)HIF-1α/(pg·mL-1)轻度 53 507.23±259.51 4.29±1.38 59.36±5.82中度 50 865.67±493.67 2.39±0.83 82.35±8.36重度 57 954.36±589.69 1.92±0.37 101.36±10.94 t值 4.649 8.405 16.270 P值 0.001 0.001 0.001 TGF-β1/(pg·mL-1)

2.3 ROC曲线分析TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α对膝关节骨性关节炎的诊断价值 三者联合对膝关节骨性关节炎的诊断价值高于TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α单项诊断，差异具有统计学意义(P＜0.05)。以正确诊断指数最大对应的TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 表达量作为最佳诊断分界点，分界点TIMP-1表达量为689.35，TGF-β1表达量为5.67，HIF-1α表达量为0.42，见表3，图1。

图1 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α诊断膝关节骨性关节炎的ROC图

表3 ROC曲线分析TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α对膝关节骨性关节炎的诊断价值

2.4 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α之间相关性分析TIMP-1、TGF-β1呈现出负相关存在(r＝-4.794，P＝0.030)；TIMP-1、HIF-1α 呈 现 出 正 相 关 存 在(r＝5.169，P＝0.024)；TGF-β1、HIF-1α呈现出负相关存在(r＝-4.810，P＝0.029)，见图2。

图2 TIMP-l、TGF-β1、HIF-1α之间相关性分析

续图2 TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α之间相关性分析

3 讨论

膝关节骨性关节炎疾病在临床中的表现症状发展较为缓慢，会随着时间的增长而表现明显[12-13]。此疾病在早期时，可以通过休息得到缓解，但是在后期症状严重时，便会使患者的关节出现僵硬、日常活动受到限制[14-15]。迄今为止，临床医学中还未发现此疾病的发病原因，但是大多数认为，可能与患者的身体肥胖、创伤以及年龄等因素有关。目前临床用于检测关节炎发展的特异性生物指标尚不完善，因此需要寻找特异性高的生物指标来对膝关节骨性关节炎进行监测[16-17]。

TIMP-1是基质金属蛋白酶的一种抑制物，在人体的组织和体液之中广泛分布，并且能够与活化的基质金属蛋白酶相结合，从而对蛋白酶降解软骨的现象起到抑制作用[18]。在对膝关节骨性关节炎患者进行TIMP-1检测时，所检测出的结果能够对疾病的病情进行很好的反馈，其在疾病的发展中发挥着不可或缺的作用。当TIMP-1表达出现异常现象时，则表示患者的关节软骨受到损害。有临床研究显示，膝关节骨性关节炎患者TIMP-1表达呈现出高表达，对患者进行有效的治疗后TIMP-1表达得到明显的下降，此结果再次佐证了TIMP-1表达与膝关节骨性关节炎密切相关[19]。本文研究结果意味着TIMP-1有可能是诊断膝关节骨性关节炎的有效标志物，其可能成为膝关节骨性关节炎的临床预测因子，但具体的作用机制仍需进一步实验研究认证。本文研究中发现，TIMP-1在膝关节骨性关节炎中呈现出高表达，且随着疾病加重，TIMP-1亦随之上升，由此可见，TIMP-1与膝关节骨性关节炎之间密切相关。

TGF-β1在软骨代谢中是一种重要的参与生长因子，在膝关节骨性关节炎疾病中能够引导软骨合成、对胶原进行抑制以及分解蛋白多糖，对于软骨分化引导以及软骨表型维持上有着不可缺少的重要作用[20]。TGF-β1活性程度越低，则说明患者患有此疾病的可能性越高，目前在临床中TGF-β1是膝关节骨性关节炎疾病判断的重要选择指标。本文研究中发现，膝关节骨性关节炎患者TGF-β1表达呈现出下降的趋势，且随着病症发生的严重程度随之下降，由此可见，TGF-β1与膝关节骨性关节炎密切相关[21]。本文研究中还发现，TGF-β1在膝关节骨性关节炎患者血清中呈异常低表达，且伴随患者病情的加重，表达水平也随之下降。由此可见，检测血清TGF-β1表达有助于预防膝关节骨性关节炎，但具体作用机制尚未清楚，有待进一步研究证实。

HIF-1α是一种缺氧诱导因子，能够对细胞缺氧反应进行调节，并且在滑膜炎症的促进、软骨的破坏和骨蚀等方面都发挥着极其重要的作用[22]。HIF-1α在关节炎相关疾病中的作用被相继报道[23]。亦有临床研究显示，HIF-1α能够评估临床膝关节骨性关节炎患者的病情严重程度[24]。本文研究中发现，HIF-1α表达在膝关节骨性关节炎中呈现出高表达，此结果说明HIF-1α与膝关节骨性关节炎密切相关。本文研究中还发现，TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α三者在膝关节骨性关节炎患者中呈现出相关性，其TIMP-l、TGF-β1呈现出负相关存在(r＝-4.794，P＝0.030)；TIMP-1、HIF-1α呈现出正相关存在 (r＝5.169，P＝0.024)；TGF-β1、HIF-1α呈现出负相关存在(r＝-4.810，P＝0.029)，而三者与膝关节骨性关节炎亦存在着一定的相关性。

虽然本文研究中发现，对TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α与膝关节骨性关节炎的预测价值及相关性分析密切相关。但本文研究中选取例数较少，可能本次研究数据会出现偏差，后期应当选取大量膝关节骨性关节炎患者临床试验，为后期临床治疗提供一定的数据，以便造福更多的膝关节骨性关节炎患者。

综上所述，本文研究中对TIMP-1、TGF-β1、HIF-1α 进行检测发现，TIMP-1、HIF-1α 呈现出高表达，TGF-β1 呈现出低表达，且TIMP-1、HIF-1α 随着膝关节骨性关节炎病情加重而升高，TGF-β1 随着膝关节骨性关节炎病情的加重而减低，由此可见三者与膝关节骨性关节炎密切相关，对其进行检测能够对膝关节骨性关节炎进行评估。