血清及滑液中CCL13的水平與膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎放射學(xué)之間的關(guān)系

高峰

[摘要] 目的 最近確認(rèn)的CC趨化因子CCL13在關(guān)節(jié)損傷的過程中具有重要作用，被認(rèn)為是骨關(guān)節(jié)炎（OA）的主要誘因。本研究的目的旨在探討血清和滑液（SF）中CCL13水平與KOA放射學(xué)嚴(yán)重性之間的關(guān)系。 方法 在182例膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者和134例對照患者中，使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)的方法檢測血清和滑液（SF）中CCL13的水平。通過評估前后位膝關(guān)節(jié)X光片中所觀察到的變化，使用Kellgren-勞倫斯（KL）系統(tǒng)對骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展進(jìn)行分級。 結(jié)果 與空白對照組相比較，膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者的血清CCL13水平較高。與KL2級、KL3級的膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者相比，KL4級膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者的血清和滑液CCL13水平顯著升高。與KL2級膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者相比，KL3級的膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者滑液中CCL13水平顯著較高。膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者的血清及滑液CCL13水平與KL分級標(biāo)準(zhǔn)所評估的疾病嚴(yán)重程度密切相關(guān)，以上結(jié)果比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。 結(jié)論 血清及滑液中CCL13水平與骨關(guān)節(jié)炎的放射學(xué)嚴(yán)重程度密切相關(guān)。CCL13水平或許可作為骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展的標(biāo)記物。

[關(guān)鍵詞] CCL13；血清；滑液；嚴(yán)重性；骨關(guān)節(jié)炎

[中圖分類號] R684.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-0616（2015）16-33-04

Association of CCL13 levels in serum and synovial fluid with the radiographic severity of knee osteoarthritis

GAO Feng

The 2nd Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001，China

[Abstract] Objective CCL13，a recently identified CC chemokine，plays an important role in the process of joint destruction， which is considered a common cause for osteoarthritis （OA）.This study aims to examine the relation of CCL13 levels in serum and synovial fluid （SF） with the radiographic severity of OA. Methods CCL13 levels in serum and SF were evaluated using enzyme-linked immunosorbent assay method in 240 patients with knee OA and 134 control subjects.The progression of OA was classified using the Kellgren-Lawrence （KL） system by evaluating x-ray changes observed in anteroposterior knee radiography. Results Knee OA patients had higher levels of serum CCL13 compared with control subjects.Knee OA patients with KL grade 4 showed significantly elevated CCL13 levels in serum and SF compared with those with KL grades 2 and 3.Knee OA patients with KL grade 3 had significantly higher SF levels of CCL13 compared with those with KL grade 2.CCL13 levels in serum and SF of knee OA patients were significantly correlated with disease severity evaluated by KL grading criteria. Conclusion CCL13 levels in serum and SF were correlated with the radiographic severity of OA.CCL13 levels in serum and SF may serve as a biomarker for the progression of OA.

[Key words] CCL13；Serum；Synovial fluid；Severity；Osteoarthritis

骨關(guān)節(jié)炎是一種引起疼痛、僵化、運(yùn)動減少、腫脹、捻發(fā)音及殘疾的慢性褪行性關(guān)節(jié)疾病[1]。其特征為關(guān)節(jié)軟骨退化，伴有關(guān)節(jié)邊緣的股贅疣，以及滑膜的慢性非特異性炎癥[2]。在臨床上，膝關(guān)節(jié)是骨關(guān)節(jié)炎的主要發(fā)病部位[3]。在發(fā)病機(jī)理中有很多致病因素，如年齡、肥胖、女性、吸煙、遺傳、關(guān)節(jié)損傷、炎癥、以及一些機(jī)械和代謝因素，并且這些因素也被公認(rèn)為是骨關(guān)節(jié)炎的危險因素[4]?；诎腚装彼釟埩粑锏姆植?，可將趨化因子分為4類。4組趨化因子分別為CC、C、CXC和CX3C，C指半胱氨酸，X指任何氨基酸殘留物，因此將其受體命名為CCR、CR、CXCR和CX3CR[5]，趨化因子及其受體通過將白細(xì)胞募集于炎癥部位，而與骨關(guān)節(jié)炎等多種炎癥疾病相關(guān)[6]。CCL13也稱為單核細(xì)胞趨化蛋白4，是CC趨化因子的家族成員。一般認(rèn)為，CCL13通過將單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞募集、蓄積于關(guān)節(jié)而參與關(guān)節(jié)損傷的過程[7]。近來的研究表明，與健康個體相比，骨關(guān)節(jié)炎患者血清中的CCL13水平升高[8]。endprint

這些結(jié)果提示，CCL13可能與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。本研究旨在確定膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者的血清和滑液中CCL13水平是否與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

該研究包含182個病例，根據(jù)臨床癥狀標(biāo)準(zhǔn)（美國風(fēng)濕病學(xué)會）和放射診斷標(biāo)準(zhǔn)，這些患者至少一個膝蓋被診斷為骨關(guān)節(jié)炎。排除類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和自身免疫性疾病的病例，包括風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、痛風(fēng)、過去的3個月內(nèi)接受糖皮質(zhì)激素注射治療或非甾體類抗炎藥的病例、有外傷史的病例，且由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的風(fēng)濕病專家使用偏光顯微鏡檢查每一病例的SF。伴有焦磷酸鈣晶體沉積病的病例也被排除。經(jīng)臨床和放射診斷無OA的134例、年齡和性別匹配的樣本作為空白對照組。

1.2 方法

1.2.1 OA的放射學(xué)診斷 由兩位不知道結(jié)果的分級者根據(jù)KL分級系統(tǒng)對疾病的嚴(yán)重程度進(jìn)行分級[9]。至少一只腿膝關(guān)節(jié)放射診斷為KL2級或更嚴(yán)重的病例，則診斷為膝關(guān)節(jié)OA患者。選擇雙關(guān)節(jié)中分級較高的一個用于分析。雙膝關(guān)節(jié)影像學(xué)診斷為無OA，即KL為0級的樣本作為對照組。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法 整夜禁食之后在早晨7：00之前取靜脈血。在處理OA之前，從首次接受玻尿酸注射治療的患者中抽取SF，使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)定量血清及滑液中的CCL13水平（R&D系統(tǒng)，明尼阿波利斯市，MN）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)以（）或中位數(shù)（四分間距）表示。使用諾夫檢驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)齊性。使用t檢驗(yàn)、曼-惠特尼U檢驗(yàn)、或x2檢驗(yàn)比較OA組與空白組之間的特征。使用克魯斯卡爾Wallis檢驗(yàn)的方法比較不同KL等級AO患者血清和滑液中CCL13水平。使用Spearman相關(guān)分析和多項(xiàng)邏輯回歸分析來判斷血清和滑液數(shù)據(jù)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 血清中的CCL13水平

與對照組相比，膝關(guān)節(jié)OA患者血清CCL13水平顯著增高（P<0.01），兩組患者年齡和性別等一般臨床資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。見表1。

2.2 不同KL等級膝關(guān)節(jié)OA患者的CCL13水平比較

與KL2級、3級的膝關(guān)節(jié)OA患者相比，KL4級患者血清和滑液中的CCL13水平更高。而且與KL2級的膝關(guān)節(jié)OA患者相比，KL3級膝關(guān)節(jié)OA患者滑液中的CCL13水平顯著更高（P=0.006<0.05）。然而，對于KL2級、3級的膝關(guān)節(jié)OA患者，血清中的CCL13水平無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.067>0.05）。見表2。

2.3 臨床指標(biāo)與KL等級之間的聯(lián)系

Spearman相關(guān)性分析表明，血清和滑液中的CCL13水平與KL等級相關(guān)（分別是r=0.304，P<0.01及r=0.390，P<0.01）。多項(xiàng)邏輯回歸分析表明，血清和滑液中的CCL13水平都與KL等級呈正相關(guān)（P<0.01）。

3 討論

本研究首次報道了血清及滑液中CCL13水平與膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎放射學(xué)嚴(yán)重性之間的關(guān)系。結(jié)果表明，與空白對照組相比，膝關(guān)節(jié)OA患者的血清CCL13水平顯著升高。此外，CCL13水平關(guān)聯(lián)性分析表明，血清和滑液CCL13水平與KL等級相關(guān)。

Iwamoto等[10]報道，CCL13通過激活胞外信號調(diào)節(jié)激酶絲裂原活化蛋白激酶級聯(lián)反應(yīng)而促進(jìn)成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞（FLS）增殖。也有報道，F(xiàn)LS增殖與OA的發(fā)病機(jī)制相關(guān)?；そM織中成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞的增殖促進(jìn)慢性炎癥，通過促進(jìn)各種細(xì)胞因子、趨化因子和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的生成破壞關(guān)節(jié)軟骨[11]。這一結(jié)果表明，CCL13可能通過促進(jìn)FLS增殖而促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨退化，并最終引起OA的發(fā)生。此外，胞外信號調(diào)節(jié)激酶在上調(diào)MMP的表達(dá)中具有重要作用，如MMP-1、MMP-2和MMP-9[12]。骨關(guān)節(jié)炎的特征為胞外基質(zhì)成分的降解[13]。基質(zhì)金屬蛋白是結(jié)構(gòu)相關(guān)性鈣依賴性和鋅依賴性的蛋白水解酶家族成員，與胞外基質(zhì)許多成分的降解相關(guān)[14]。因此我們推測，CCL13可能直接通過促進(jìn)不同的MMPs而參與OA的發(fā)病機(jī)制。

趨化因子是在炎癥部位炎癥性細(xì)胞聚集中起到重要作用的小趨化性細(xì)胞因子[15]。已證明炎癥因子與OA的發(fā)病機(jī)制相關(guān)[16]。通過促進(jìn)炎性反應(yīng)，CCL13可能直接促進(jìn)OA的發(fā)展。另一方面，在人軟骨細(xì)胞中，干擾素γ顯著促進(jìn)CCL13生成，在白介素1β或腫瘤壞死因子α的共同作用下，可增強(qiáng)這一作用[10]。因此，CCL13被認(rèn)為與炎癥性細(xì)胞因子相互作用，而后在軟骨細(xì)胞內(nèi)引起炎性應(yīng)答，最終引起軟骨損傷。

研究表明，趨化因子與OA的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，而干擾素誘導(dǎo)蛋白10（CXCL10）、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1（CXCL12）及巨噬細(xì)胞炎性蛋白1α（CCL3）都與OA嚴(yán)重性相關(guān)[17-19]，因此我們假設(shè)，CCL13也可能與OA的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，且評估了血清及滑液中CCL13水平與OA嚴(yán)重性之間的關(guān)聯(lián)性。我們的結(jié)果表明，與空白對照組相比，膝關(guān)節(jié)OA患者血清CCL13水平顯著更高。這與另一項(xiàng)研究相一致，另一項(xiàng)研究也表明，與空白對照組比較，OA患者軟骨中CCL13的表達(dá)、血清中CCL13的濃度顯著較高[8]。此外，當(dāng)前研究提示血清及滑液中的CCL13水平與KL等級相關(guān)。這些結(jié)果都指出了CCL13在OA發(fā)病機(jī)理中的作用。血清及滑液中的CCL13水平或許可以作為評價OA進(jìn)展的生物標(biāo)記物。

該研究有一些潛在的局限性：（1）該樣本容量不是足夠大，難以得到確切的結(jié)論，將來仍需大量的研究；（2）我們的研究是橫斷面研究，將來必須要縱向研究來證實(shí)其因果關(guān)系；（3）由于道德限制，我們沒有評估膝關(guān)節(jié)OA患者和空白對照組之間SF中CCL13水平之間的差異性。

綜上所述，血清及滑液中的CCL13水平與膝關(guān)節(jié)OA嚴(yán)重性呈正相關(guān)。除了傳統(tǒng)的評估膝關(guān)節(jié)OA風(fēng)險和嚴(yán)重性的方法之外，血清及滑液中的CCL13水平可作為一種新的生物標(biāo)記物。endprint

[參考文獻(xiàn)]

[1] Iagnocco A，Naredo E.Osteoarthritis：research update and clinical applications[J].Rheumatology （Oxford），2012，51：2-5.

[2] Xue F，Zhang C，He Z，et al.Analysis of critical molecules and signaling pathways in osteoarthritis and rheumatoid arthritis[J].Mol Med Rep，2013，7：603-607.

[3] Peer MA，Lane J.The Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score （KOOS）：a review of its psychometric properties in people undergoing total knee arthroplasty[J].J Orthop Sports Phys Ther，2013，43：20-28.

[4] Sandell LJ.Etiology of osteoarthritis：genetics and synovial joint development[J].Nat Rev Rheumatol，2012，8：77-89.

[5] Amedei A，Prisco D，Elios MM.The use of cytokines and chemokines in the cancer immunotherapy[J].Recent Pat Anticancer Drug Discov，2013，8：126-142.

[6] Baumann T，Affentranger S，Niggli V.Evidence for chemokine-mediated coalescence of preformed flotillin hetero-oligomers in human T-cells[J].J Biol Chem，2012，287：664-672.

[7] Yamaguchi A，Nozawa K，F(xiàn)ujishiro M，et al.CC motif chemokine ligand 13 is associated with rheumatoid arthritis pathogenesis[J].Mod Rheumatol，2012，23：856-863.

[8] Iwamoto T，Okamoto H，Iikuni N，et al.Monocyte chemoattractant protein-4 （MCP-4）/CCL13 is highly expressed in cartilage from patients with rheumatoid arthritis[J].Rheumatology （Oxford），2006，45：421-424.

[9] Kellgren JH，Lawrence JS.Radiological assessment of osteo-arthrosis[J].Ann Rheum Dis，1957，16：494-502.

[10] Iwamoto T，Okamoto H，Kobayashi S，et al.A role of monocyte chemoattractant protein-4 （MCP-4）/CCL13 from chondrocytes in rheumatoid arthritis[J].FEBS J，2007，274：4904-4912.

[11] Muller-Ladner U，Ospelt C，Gay S，et al.Cells of the synovium in rheumatoid arthritis[J].Synovial fibroblasts Arthritis Res Ther，2007，9：223.

[12] Smalley KS.A pivotal role for ERK in the oncogenic behaviour of malignant melanoma[J].Int J Cancer，2003，104：527-532.

[13] Yano R，Yamamura M，Sunahori K，et al.Recruitment of CD16+ monocytes into synovial tissues is mediated by fractalkine and CX3CR1 in rheumatoid arthritis patients[J].Acta Med Okayama，2007，61：89-98.

[14] Nanki T，Imai T，Nagasaka K，et al.Migration of CX3CR1-positive T cells producing type 1 cytokines and cytotoxic molecules into the synovium of patients with rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2002，46：2878-2883.

[15] Iwamoto T，Okamoto H，Toyama Y，et al.Molecular aspects of rheumatoid arthritis：chemokines in the joints of patients[J].FEBS J，2008，275：4448-4455.

[16] Pantsulaia I，Kalichman L，Kobyliansky E.Association between radiographic hand osteoarthritis and RANKL，OPG and inflammatory markers[J].Osteoarthritis Cartilage，2010，18：1448-1453.

[17] Saetan N，Honsawek S，Tanavalee A，et al.Association of plasma and synovial fluid interferon-F inducible protein-10 with radiographic severity in knee osteoarthritis[J].Clin Biochem，2011，44：1218-1222.

[18] Xu Q，Sun XC，Shang XP，et al.Association of CXCL12 levels in synovial fluid with the radiographic severity of knee osteoarthritis[J].J Investig Med，2012，60：898-901.

[19] Vangsness CT，Burke WS，Narvy SJ，et al.Human knee synovial fluid cytokines correlated with grade of knee osteoarthritisVa pilot study[J].Bull NYU Hosp Jt Dis，2011，69：122-127.

（收稿日期：2015-07-24）endprint