大骨節(jié)病患者膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后IL-1β、TNF-α表達(dá)變化及其與疼痛指數(shù)的相關(guān)性

王曉慶, 秦　靜, 常彥海, 李偉偉, 段大鵬, 郭　雄

(1. 陜西省人民醫(yī)院 骨一科, 陜西 西安, 710061; 2. 西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生系, 陜西 西安, 710061)

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大骨節(jié)病患者膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后IL-1β、TNF-α表達(dá)變化及其與疼痛指數(shù)的相關(guān)性

王曉慶1, 秦靜1, 常彥海1, 李偉偉1, 段大鵬1, 郭雄2

(1. 陜西省人民醫(yī)院 骨一科, 陜西 西安, 710061; 2. 西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生系, 陜西 西安, 710061)

摘要:目的探討大骨節(jié)病患者膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后IL-1β及TNF-α表達(dá)變化及其與膝關(guān)節(jié)疼痛指數(shù)的相關(guān)性。方法大骨節(jié)病組與骨性關(guān)節(jié)炎組患者各30例, 單純半月板損傷患者20例作為對照組。采用ELISA法檢測3組患者血液及滑液標(biāo)本IL-1β和TNF-α的表達(dá)水平, 流式細(xì)胞術(shù)檢測關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡率, 疼痛指數(shù)變化采用VAS評分, 分析VAS與IL-1β、TNF-α變化的相關(guān)性。結(jié)果大骨節(jié)病組與骨性關(guān)節(jié)炎組血液標(biāo)本、滑液標(biāo)本IL-1β和TNF-α的水平均顯著高于對照組(P<0.05); 大骨節(jié)病組及骨性關(guān)節(jié)炎組細(xì)胞凋亡率顯著高于對照組(P<0.05); Pearson相關(guān)分析表明, 患者手術(shù)前后血液中IL-1β和TNF-α表達(dá)水平變化與VAS呈顯著正相關(guān)。結(jié)論大骨節(jié)病患者IL-1β和TNF-α的水平較高, 且其表達(dá)變化與VAS密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞:大骨節(jié)病; 白介素-1β; 腫瘤壞死因子-α; VAS評分

大骨節(jié)病(KBD)是一種地方性、慢性變形性骨病，其主要特征是在青少年發(fā)育過程中，透明軟骨發(fā)生多發(fā)性灶狀壞死，導(dǎo)致骨骼的軟骨內(nèi)化骨障礙及繼發(fā)性骨關(guān)節(jié)病。白介素-Iβ(IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)是在軟骨損傷過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的細(xì)胞因子，可促進(jìn)軟骨基質(zhì)的分解，刺激關(guān)節(jié)局部炎性反應(yīng)。本研究探討大骨節(jié)病患者膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后IL-1β及TNF-α表達(dá)變化及其與膝關(guān)節(jié)疼痛指數(shù)的相關(guān)性，現(xiàn)報告如下。

1資料與方法

1.1一般資料

所有標(biāo)本取自陜西省人民醫(yī)院2010年8月—2014年8月骨科住院患者，大骨節(jié)病及骨性關(guān)節(jié)炎患者各30例。大骨節(jié)病組男12例，女18例；年齡42～73歲，平均(58.4±15.3)歲；病程(以膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)癥狀算起)18～44年，全部符合中國《大骨節(jié)病診斷標(biāo)準(zhǔn)》(Ws/T207-2010)。骨性關(guān)節(jié)炎組男8例，女22例；年齡45～75歲，平均(61.2±11.5)歲；病程5～33年，全部符合2007年頒布的《骨關(guān)節(jié)炎診治指南》膝關(guān)節(jié) OA 的診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]。2組患者均行人工關(guān)節(jié)置換術(shù)。對照組為外傷后單純半月板損傷患者共20例，其中男14例，女6例；年齡37～66歲，平均(52.4±9.05)歲；病程1～8個月，關(guān)節(jié)鏡檢查無明顯的滑膜增生和炎性反應(yīng)。排除標(biāo)準(zhǔn): ① 風(fēng)濕、類風(fēng)濕、痛風(fēng)、結(jié)核、感染及腫瘤等疾病; ② 術(shù)前2周局部感染者; ③ 術(shù)前服用激素史; ④ 術(shù)前4周內(nèi)關(guān)節(jié)內(nèi)注射藥物; ⑤ 患有精神疾病者; ⑥ 未能完成VAS評分者。

1.2研究方法

3組患者術(shù)前及術(shù)后3、7、14、28 d分別用5 mL無菌注射器分別抽取血液3 mL；關(guān)節(jié)滑液標(biāo)本在術(shù)前麻醉消毒后用10 mL無菌注射器抽取3 mL。采用雙抗夾心酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)法，檢測血液和滑液中IL-1β、TNF-α的表達(dá)水平。

術(shù)中切取病變軟骨，收集軟骨細(xì)胞團(tuán)塊，制成細(xì)胞懸液，調(diào)節(jié)細(xì)胞濃度后，取l00 μL細(xì)胞懸液(約1×105個細(xì)胞)，1 500 r/min離心5 min后棄上清液，加入500 μL的1×Binding Buffer、5 μL Annexin V-FITC及10 μL PI，輕輕混勻。室溫下避光反應(yīng)5～10 min，上流式細(xì)胞儀，所得數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)并用Modifit l．0軟件分析。

采用美國國立衛(wèi)生研究所制定的視覺模擬標(biāo)尺法(VAS)對患者術(shù)后3、7、14、28 d疼痛程度進(jìn)行測量。將疼痛程度用0～10表示，0分為無痛，10分為強(qiáng)烈的疼痛。

1.3統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS13.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，計量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組樣本均數(shù)之間比較采用單因素方差分析檢驗，相關(guān)性用非參數(shù)Pearson相關(guān)分析檢測，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.13組患者關(guān)節(jié)滑液、血液中IL-1β、TNF-α水平比較

大骨節(jié)病組、骨性關(guān)節(jié)炎組患者關(guān)節(jié)滑液、血液中IL-1β和TNF-α的含量均顯著高于對照組(P<0.05)。見表1。

表1　3組患者關(guān)節(jié)滑液、血液中IL-1β、TNF-α水平比較　pg/mL

與對照組相比, *P<0.05。

2.2流式細(xì)胞術(shù)檢測3組患者軟骨細(xì)胞凋亡變化

經(jīng)Annexin V-FITC/PI雙染色流式細(xì)胞儀檢測發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，大骨節(jié)病組及骨性關(guān)節(jié)炎組軟骨細(xì)胞凋亡率明顯增高，而大骨節(jié)病組及骨性關(guān)節(jié)炎組凋亡變化無顯著差異(P>0.05)，見圖1。

2.3大骨節(jié)病患者關(guān)節(jié)置換前后血液IL-1β、TNF-α表達(dá)與VAS評分的關(guān)系

Pearson等級相關(guān)分析表明，在大骨節(jié)病關(guān)節(jié)置換前后，IL-1β表達(dá)與VAS評分呈顯著正相關(guān)(r=0.469,P= 0.037)，TNF-α表達(dá)也與VAS評分呈顯著正相關(guān)(r=0．517,P= 0.020)。

圖1 3組患者軟骨細(xì)胞凋亡比較

3討論

大骨節(jié)病是一種地方性、多發(fā)性骨關(guān)節(jié)病[2-4]，大骨節(jié)病發(fā)病年齡為3～12歲，但一般成人后才有明顯癥狀。大骨節(jié)病主要病理特征是全身多個關(guān)節(jié)的深層軟骨壞死以及關(guān)節(jié)異常增生及鈣化，患者由于大量關(guān)節(jié)軟骨的退化、骨質(zhì)增生、關(guān)節(jié)畸形等導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛、發(fā)育障礙甚至喪失勞動能力[5-6]。大骨節(jié)病影像學(xué)特征主要有干骺端邊緣模糊不平，呈波浪、鋸齒狀；骨骺與骨干融合；干骺端呈杯口狀凹陷，骨髓嵌入其中而早期愈合，停止發(fā)育；干骺完全融合，骨縱向發(fā)育停止，病骨變短變粗，骨端寬大變形。骨性關(guān)節(jié)炎則主要是以關(guān)節(jié)軟骨(也包括骨組織)的變性、壞死、退變、修復(fù)及增生等繼發(fā)性反應(yīng)的反復(fù)出現(xiàn)，最后導(dǎo)致關(guān)節(jié)周圍骨質(zhì)增生及軟骨下骨囊腫為特征[7]。

研究[8]表明，關(guān)節(jié)滑膜的炎癥反應(yīng)參與了骨關(guān)節(jié)病的發(fā)生發(fā)展，而IL-1β和TNF-α是在滑膜炎癥和軟骨損傷過程中發(fā)揮重要作用的細(xì)胞因子，可激活基質(zhì)降解酶，促進(jìn)軟骨基質(zhì)的分解，刺激關(guān)節(jié)局部炎性、免疫反應(yīng)。本研究檢測了大骨節(jié)病、骨性關(guān)節(jié)炎及半月板損傷患者的血液及膝關(guān)節(jié)滑液中IL-1β和TNF-α的表達(dá)，結(jié)果顯示大骨節(jié)病組及骨性關(guān)節(jié)炎組患者血液及滑液中IL-1β、TNF-α表達(dá)較對照組明顯增高，這與既往的研究[9]相一致，表明IL-1β和 TNF-α可能在大骨節(jié)病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨損害。研究[10-11]表明，關(guān)節(jié)軟骨損傷與軟骨細(xì)胞過度凋亡或死亡有關(guān)，大骨節(jié)病和骨關(guān)節(jié)病的軟骨丟失均與細(xì)胞過度凋亡有關(guān)。本研究采用流式細(xì)胞術(shù)檢測大骨節(jié)病和骨關(guān)節(jié)病及半月板損傷患者軟骨細(xì)胞凋亡變化，結(jié)果顯示大骨節(jié)病軟骨細(xì)胞凋亡率明顯增加，表明其在大骨節(jié)病軟骨破壞過程中發(fā)揮極其重要作用。

在大骨節(jié)病和骨關(guān)節(jié)炎患者的治療中，使疼痛癥狀得到緩解是一個非常重要的目標(biāo)，而全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的首要任務(wù)就是緩解臨床癥狀，減輕疼痛對患者生活、工作的影響[12]。本研究結(jié)果顯示，大骨節(jié)病患者IL-1β和TNF-α的表達(dá)水平與VAS評分呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.469和0.517，表明IL-1β和TNF-α的表達(dá)水平與大骨節(jié)病膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的疼痛程度密切相關(guān)。

綜上所述，IL-1β和TNF-α在大骨節(jié)病發(fā)生發(fā)展中起重要作用，其表達(dá)水平與膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前術(shù)后疼痛程度密切相關(guān)，可作為大骨節(jié)病嚴(yán)重程度以及疼痛變化的指標(biāo)。

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Changes of IL-1β and TNF-α in Kashin-Beck disease patients with total knee arthroplasty and its correlation with pain index

WANG Xiaoqing1, QIN Jing1, CHANG Yanhai1, LI Weiwei1,DUAN Dapeng1, GUO Xiong2

(1.DepartmentofOrthopedics,ShaanxiProvincialPeople′sHospital,Xi′an,Shaanxi, 710061;2.SchoolofPublicHealth,MedicalCollegeofXi′anJiaotongUniversity,Xi′an,Shaanxi, 710061)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore the changes of interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in Kashin-Beck disease (KBD) patients with total knee arthroplasty (TKA) and its correlation with pain index. MethodsThere were 30 cases in KBD group and OA group respectively and there was 20 cases of simple meniscus injury in control group. The levels of IL-1β and TNF-α in blood and synovial fluid were detected by enzyme linked immunosorbent assay in the three groups, and the apoptosis rate of articular cartilage cell was detected by flow cytometry. The knee pain was determined by VAS, and its correlation with the expression levels of IL-1β and TNF-α was analyzed. ResultsThe levels of IL-1β and TNF-α in blood and synovial fluid in KBD group and OA group were significantly higher than those in control group (P<0.05), and the apoptosis rate of articular cartilage cell in KBD group and OA group was significantly higher than that in control group (P<0.05). Pearson correlation analysis showed a positive correlation between changes of IL-1β and TNF-α before and after operation and VAS. ConclusionThe KBD patients have high levels of IL-1β and TNF-α and the changes of these indexes are closely associated with the VAS.

KEYWORDS:Kashin-Beck disease; interleukin-1β; tumor necrosis factor-α; VAS score

中圖分類號:R 684.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1672-2353(2016)07-069-03

DOI:10.7619/jcmp.201607020

基金項目:陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃項目(2015JM8487)

收稿日期:2015-11-16