血清PDGF、FGF-2水平与膝骨关节炎病情严重程度的相关性

梁治权,孟庆才,李祥生,邓迎杰,刘鹏程

骨关节炎是一种慢性骨关节疾病,在中老年人群中较为常见,一般可导致患者关节功能发生障碍,生活质量严重降低[1]。随着膝骨关节炎疾病严重程度增加,患者关节肿胀及疼痛等临床症状不断加重,关节畸形明显,使临床治疗难度增加,治疗后关节功能可能无法完全恢复,影响预后[2-3]。因此,早期明确膝骨关节炎疾病进展,对早期治疗和预后具有重要临床意义。血小板衍生生长因子(platelets derived growth factor,PDGF)是一种促有丝分裂因子,参与维持骨膜中骨骼干/祖细胞的未成熟表型,可增加节段性缺陷愈合中的骨形成[4]。成纤维细胞生长因子2(fibroblast growth factor-2,FGF-2)在软骨发育、生长和代谢中均发挥关键作用,并与其自身受体相互作用[5]。然而,PDGF、FGF-2在膝骨关节炎中的表达情况及作用目前仍待进一步探讨。基于此,现观察膝骨关节炎患者血清PDGF、FGF-2变化及其与疾病严重程度的关系,以期为临床治疗及改善预后提供理论指导,报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2020年7月—2023年1月新疆医科大学第四附属医院骨二科诊治膝骨关节炎患者105例作为关节炎组,男48例,女57例,年龄(65.39±8.46)岁;BMI(22.80±2.98)kg/m2;糖尿病12例,高血压30例,高脂血症 8例;吸烟43例,饮酒21例。依据X线检查结果将患者分为轻中度亚组(KL分级2～3级)62例和重度亚组(KL分级4级)43例。同时纳入健康体检者102例作为健康对照组,男46例,女56例,年龄(65.47±8.32)岁;BMI(22.74±3.02)kg/m2;糖尿病10例,高血压32例,高脂血症9例;吸烟40例,饮酒19例。关节炎组与健康对照组临床资料比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究已经获得医院伦理委员会批准(2020-00624),受试者及家属知情同意并签署知情同意书。

1.2 病例选择标准 (1) 纳入标准:①符合2021年版中国骨关节炎相关诊疗指南[6];②患者具备完整的资料,影像学检查结果显示KL分级≥2级。(2)排除标准:①痛风性、创伤性、类风湿性关节炎者;②近3个月内有过关节内药物注射史者;③有严重心脑血管、内分泌系统及肝肾功能障碍性疾病者;④同时有髋关节或踝关节骨性关节炎者。

1.3 观察指标与方法

1.3.1 PDGF、FGF-2基因型检测:于患者入院次日晨及健康体检者采集空腹肘静脉血样5 ml,离心收集上层血清-80℃保存备用。采用试剂盒(北京普非生物科技有限公司,货号PR2473)提取基因组DNA,采用引物设计软件Oligo 6.0设计引物后,由上海生工生物工程有限公司合成。PDGF基因rs974819位点上游引物序列5′-CGATGGCGTAAGCGTACCGC-3’,下游引物序列5′-CGCTGAGAGCCTGATGCACT-3’;FGF-2基因rs2922979位点上游引物序列5′-TGCGTGAGTGGATCGACTG-3’,下游引物序列5′-CGACCGAGCGTATGGCGTGC-3’。采用PCR法扩增目的基因片段,采用限制性内切酶将PCR产物进行酶切,之后采用3.0%的琼脂糖凝胶进行检测,美国BIO-RAD公司的Gel Doc EZ凝胶成像仪拍照确定基因型。

1.3.2 血清PDGF、FGF-2水平检测:采用双抗体夹心酶联免疫吸附法检测血清PDGF水平(试剂盒购自上海酶联生物科技有限公司,货号mlE1427),酶联免疫吸附法检测血清FGF-2水平(试剂盒购自上海富雨生物科技有限公司,货号FY-04319H2)。

2 结 果

2.1 2组PDGF、FGF-2基因多态性位点分析及Hardy-Weinberg(H-W)平衡检验 2组PDGF基因rs974819位点、FGF-2基因rs2922979位点上均检出GG型、GC型、CC型等3种基因型。关节炎组携带CC型基因型及C等位基因占比显著高于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.01),C等位基因可能是膝骨关节炎的易感基因。经吻合度检验,健康对照组和关节炎组基因型分布均符合H-W平衡法则(P均>0.05),表明所选样本具有代表性,见表1、2。

表1 健康对照组和关节炎组PDGF基因多态性位点分析及Hardy-Weinberg(H-W)平衡检验 [例(%)]Tab.1 Analysis of PDGF gene polymorphism loci and Hardy Weinberg (H-W) balance test in healthy control group and arthritis group

表2 健康对照组和关节炎组FGF-2基因多态性位点分析及Hardy-Weinberg(H-W)平衡检验 [例(%)]Tab.2 Analysis of FGF-2 gene polymorphism loci and Hardy Weinberg (H-W) balance test in the healthy control group and arthritis group

2.2 2组血清PDGF、FGF-2水平比较 关节炎组血清PDGF、FGF-2水平低于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.01),见表3。

表3 健康对照组和关节炎组血清PDGF、FGF-2水平比较Tab.3 Comparison of serum PDGF and FGF-2 levels between the healthy control group and the arthritis group

2.3 2亚组患者基线资料比较 2亚组性别、年龄、BMI、糖尿病、高血压、高脂血症、吸烟史、饮酒史、病变部位、病程比较,差异无统计学意义(P>0.05)。重度亚组IL-17、TNF-α水平高于轻中度亚组,差异有统计学意义(P<0.01),见表4。

表4 轻中度亚组和重度亚组膝骨关节炎患者基线资料比较Tab.4 Comparison of baseline data between mild to moderate subgroups and severe subgroups of knee osteoarthritis patients

2.4 2亚组血清PDGF、FGF-2水平比较 重度亚组血清PDGF、FGF-2水平低于轻中度亚组,差异有统计学意义(P<0.01),见表5。

表5 轻中度亚组和重度亚组膝骨关节炎患者血清PDGF、FGF-2水平比较Tab.5 Comparison of serum PDGF and FGF-2 levels between mild to moderate subgroups and severe subgroups of knee osteoarthritis patients

2.5 影响膝骨关节炎患者病情严重程度的多因素Logistic回归分析 将膝骨关节炎患者病情是否进展为重度(1=是,0=否)作为因变量,将轻中度亚组与重度亚组比较差异有统计学意义的连续变量PDGF、FGF-2、IL-17、TNF-α纳为自变量,多因素Logistic回归分析结果发现,PDGF高、FGF-2高是膝骨关节炎患者病情进展为重度的保护因素(P<0.01),见表6。

表6 影响膝骨关节炎患者病情严重程度的多因素Logistic回归分析Tab.6 Multivariate logistic regression analysis on the severity of knee osteoarthritis patients' condition

3 讨 论

骨关节炎的病因复杂、异质且目前了解较少,关节软骨病理力学在疾病的起源和发展中有着明确的作用,其修复和损伤并存,可累及软骨、滑膜、软骨下骨等附属结构[7-8]。骨关节炎患者的全身大小关节均可受累,发病部位以膝、手、足、髋等关节较为多见[9]。骨关节炎严重程度的判断方法为KL分级,其主要通过X线片测量关节间隙的宽度,进而评估骨关节病变程度[10-11]。而在骨关节炎患者影像学出现变化前检测其血清相关指标变化情况,对于早期识别高风险患者有重要意义。

PDGF由巨噬细胞、血小板、成骨细胞和成纤维细胞表达,并在骨愈合的所有阶段存在于骨痂组织中[12]。PDGF在间充质细胞的增殖分化中发挥重要调节作用,可诱导成骨细胞及软骨细胞增生,并促进软骨及膜内成骨[13]。黄雯松[14]研究显示,PDGF低表达是导致跟骨骨折患者术后踝关节僵硬的危险因素。本研究显示,膝骨关节炎患者血清PDGF水平随病情进展降低。提示PDGF低表达可能是导致膝骨关节炎发生发展的重要因素,结合PDGF在骨愈合中的相关作用,分析其低表达可能影响机体软骨及膜内的成骨过程和骨细胞增生,进而导致膝骨关节炎发展至重度的风险增加。此外,基因多态性结果发现,PDGF基因rs974819位点的基因多态性可能与膝骨关节炎的易感性相关,此位点膝骨关节炎患者CC型基因型频率分布显著高于健康人群。提示携带C等位基因可能使膝骨关节炎的发生风险显著提高。

FGFs是一个以自分泌/旁分泌、内分泌方式发挥作用的信号分子大家族,在包括骨骼系统在内的各种组织和器官的发育中均发挥着重要作用[15]。FGF-2在骨折愈合过程中可加速骨细胞和软骨细胞增殖分化,加快骨折术后恢复速度[16]。吴辰苏等[17]研究表明,毛刺法联合温针灸治疗膝骨关节炎,可使血清FGF-2水平显著升高。赵仲伟[18]研究同样显示,FGF-2基因多态性与强直性脊柱炎易感性有关,C等位基因携带者更易患强直性脊柱炎。本研究结果与上述研究具有相似性,膝骨关节炎患者CC型基因型最多。提示与GG型基因型相比,携带C等位基因的基因型(CC+GC)可能增加了膝骨关节炎的发病风险。此外,本结果中重度膝骨关节炎患者血清FGF-2水平较低,且影响膝骨关节炎病情发展。基于既往文献推测其可能是由于膝骨关节炎发生后IL-17、TNF-α等炎性因子水平增加,导致过度炎性反应发生,FGF-2水平降低使得其加速骨细胞和软骨细胞增殖分化的作用减弱,进而造成膝骨关节炎病情加重。

综上,PDGF基因rs974819位点、FGF-2基因rs2922979位点的C等位基因可能是膝骨关节炎的易感基因,PDGF、FGF-2水平与膝骨关节炎患者病情严重程度存在明显相关性,二者表达随病情加重而降低。在膝骨关节炎的临床实际应用中,可考虑将PDGF、FGF-2作为主要病情变化的检测指标,以便采取最佳干预治疗措施,预防疾病发展为重度,有利于改善预后。然而本研究患者纳入年限较短、样本量小,证据水平相对有限,需进行验证。

利益冲突:所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

梁治权、孟庆才:设计研究方案,实施研究过程,论文撰写;李祥生、邓迎杰,刘鹏程:分析试验数据,论文审核,实施研究过程,资料搜集整理,论文修改