晚期骨關(guān)節(jié)炎患者血清和關(guān)節(jié)液中基質(zhì)金屬蛋白酶-13和腫瘤壞死因子-α 水平的變化及其意義

符維廣 許立新

晚期骨關(guān)節(jié)炎患者血清和關(guān)節(jié)液中基質(zhì)金屬蛋白酶-13和腫瘤壞死因子-α 水平的變化及其意義

符維廣 許立新

目的比較兩級骨關(guān)節(jié)炎血清與關(guān)節(jié)液中基質(zhì)金屬蛋白酶-13 ( MMP-13 ) 和腫瘤壞死因子-α ( TNF-α ) 的水平，探討其與膝骨關(guān)節(jié)炎 WOMAC 指數(shù)之間的相關(guān)性。方法 選取 2015 年 9 月至 2016 年4 月，我院收治的 42 例 3 級與 4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 平均年齡 64±8.8 歲 ) 作為研究對象，所有患者均行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。采用酶聯(lián)免疫吸附法測量患者術(shù)前靜脈血和術(shù)中膝關(guān)節(jié)液中 TNF-α 與 MMP-13 水平。對患者術(shù)前及術(shù)后 1 個(gè)月的膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行 WOMAC 指數(shù)評估。結(jié)果 患者的血清 TNF-α 水平 ( 0.226±0.246 ) pg / ml顯著高于關(guān)節(jié)液 ( 0.124±1.59 ) pg / ml ( P＜0.05 )，關(guān)節(jié)液 MMP-13 水平 ( 4.31±1.24 ) pg / ml 顯著高于血清( 1.089±1.519 ) pg / ml ( P＜0.05 )。4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)液 MMP-13 水平 ( 5.76±4.82 ) pg / ml 顯著高于3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 2.95±2.45 ) pg / ml ( P＜0.05 )，而 3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者的血清 MMP-13 水平 ( 1.128± 0.308 ) pg / ml 與 4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 1.038±0.204 ) pg / ml 相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＞0.05 )。4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者的血清 TNF-α 水平 ( 0.293±0.140 ) pg / ml 顯著高于 3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 0.204±0.109 ) pg / ml 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＜0.05 )，而 3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)液 TNF-α 水平 ( 0.129±0.052 ) pg / ml 與 4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 0.118±0.014 ) pg / ml 相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＞0.05 )。關(guān)節(jié)液 MMP-13 水平與術(shù)后 WOMAC 評分呈正相關(guān) ( P＜0.05 )。結(jié)論 隨著骨關(guān)節(jié)炎等級的增高，TNF-α 的全身水平會不斷升高；而 MMP-13 水平的升高只發(fā)生在局部病灶，且與患者的術(shù)后 WOMAC 評分呈顯著相關(guān)。

膝骨關(guān)節(jié)炎膝；基質(zhì)金屬蛋白酶-13；腫瘤壞死因子 α；膝關(guān)節(jié)

骨關(guān)節(jié)炎 ( osteoarthritis，OA ) 是一種常見的骨科疾病，多發(fā)于老年人，是由肥胖、勞損、創(chuàng)傷、關(guān)節(jié)先天性異常、關(guān)節(jié)畸形等因素引起的關(guān)節(jié)軟骨退化損傷、關(guān)節(jié)邊緣和軟骨下骨反應(yīng)性增生。近期的研究表明，軟骨下骨和滑膜在該類疾病的發(fā)生機(jī)制中起了重要作用[1]。此外，關(guān)節(jié)周圍及雙側(cè)致密骨島也可引起軟骨侵蝕，促進(jìn)骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展[2]。不穩(wěn)定或異常的脛股運(yùn)動會影響關(guān)節(jié)軟骨負(fù)荷，引發(fā)復(fù)雜的病理生理機(jī)制，導(dǎo)致軟骨退化[3]。細(xì)胞外基質(zhì) ( ECM ) 可通過金屬蛋白酶 ( MMPs ) 降解 ECM蛋白進(jìn)行更新。MMPs 由巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和軟骨細(xì)胞接受白細(xì)胞介素-1β ( IL-1β ) 和腫瘤壞死因子-α ( TNF-α ) 的刺激分泌產(chǎn)生。研究顯示，與對照組相比，骨關(guān)節(jié)炎患者軟骨下骨，軟骨及滑膜標(biāo)本的 MMP1、3、9、13 水平顯著升高，而軟骨 MMPs分泌的增加可引起 ECM 的降解[4]。此外，關(guān)節(jié)軟骨機(jī)械應(yīng)力的增加也會引起 TNF-α 和 IL-1α、β、γ-干擾素 ( IFN-γ ) 等促炎因子的激活[5]。TNF-α 由M1 巨噬細(xì)胞分泌，可有效響應(yīng) IL-1 和細(xì)菌毒素 ( 如脂多糖 )[6]。Alaaeddine 等[7]的研究表明，與非關(guān)節(jié)炎患者相比，骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞和滑膜細(xì)胞的 TNF-α 受體表達(dá)量顯著升高。與骨關(guān)節(jié)炎患者的軟骨細(xì)胞共培養(yǎng)會使正常人軟骨細(xì)胞的 TNF-α 受體水平上調(diào)。MMP-13 和 TNF-α 是骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展過程中的 2 個(gè)主要因素，本研究對 3 級和 4 級膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的局部與全身 MMP-13、TNF-α 水平進(jìn)行比較，以探討其與骨關(guān)節(jié)炎 WOMAC 指數(shù)間的相關(guān)性。

資料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

1. 納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 2015 年 9 月至 2016 年 4 月，我院收治的晚期骨關(guān)節(jié)炎患者；( 2 ) 膝關(guān)節(jié) X 線片、MRI 檢查符合晚期骨關(guān)節(jié)炎的診斷標(biāo)準(zhǔn)者；( 3 ) 近 1 個(gè)月大多數(shù)時(shí)間有膝關(guān)節(jié)疼痛者；( 4 ) 有骨摩擦音者；( 5 ) 晨僵時(shí)間≥30 min 者；( 6 ) X 線示骨贅形成者；( 7 ) 關(guān)節(jié)液檢查符合骨關(guān)節(jié)炎者；( 8 ) 患者年齡≥40 歲者。( 9 ) 有久坐不動的生活習(xí)慣者；( 10 ) 沒有任何類型的運(yùn)動創(chuàng)傷經(jīng)歷者；( 11 ) 簽署知情同意書者。

2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 患有糖尿病者；( 2 ) 愛迪生氏病者；( 3 ) 服用可能影響細(xì)胞因子藥物者；( 4 ) 合并有嚴(yán)重原發(fā)性疾病及精神病患者，如心、腦血管，肝、腎、內(nèi)分泌系統(tǒng)及造血系統(tǒng)等；( 5 ) 有嚴(yán)重并發(fā)癥及全身感染患者；( 6 ) 過敏體質(zhì)患者；( 7 ) 資料不全者；( 8 ) 不能完成隨訪者。

二、資料來源

本研究共納入 42 例 3 級與 4 級患者，其中 3 級18 例，女 16 例，男 2 例，平均年齡 ( 63±6.7 ) 歲；4 級 24 例，女 22 例，男 2 例，平均年齡 ( 64± 9.4 ) 歲。10 例并發(fā)高血壓者，接受藥物治療以調(diào)節(jié)血壓。所有患者于術(shù)前 2 天入院進(jìn)行術(shù)前準(zhǔn)備，避免術(shù)前住院期間的任何劇烈活動，術(shù)前 12 h 使用低分子肝素進(jìn)行皮下注射，對所有患者提供相同飲食。

納入研究的所有患者均告知本研究的目的及方法，并簽署知情同意書。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

三、標(biāo)本采集與評價(jià)指標(biāo)

所有患者均行雙側(cè)后交叉韌帶保留，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。每例均采用相同的方法對樣品進(jìn)行采集和存儲。血液樣品的采集與手術(shù)同步進(jìn)行，術(shù)前于患者肘前靜脈取 3 ml 靜脈血備用。所有患者均安排在上午 8∶00 進(jìn)行手術(shù)，最大拖延不超過 5 min。關(guān)節(jié)液樣品于術(shù)中暴露膝關(guān)節(jié)腔后用注射器進(jìn)行收集。樣品采集后立即 1500 ( 有效離心半徑 15.9 cm ) 轉(zhuǎn)離心 10 min 并于 -80 ℃ 儲存。采用酶聯(lián)免疫吸附法( ELISA ) 對腫瘤壞死因子-α 和 MMP-13 的水平進(jìn)行分析。

術(shù)前及術(shù)后 1 個(gè)月，對患者的膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行 WOMAC 指數(shù)評估。WOMAC 指數(shù)共包括 24 個(gè)參數(shù)，包括疼痛 ( 評分范圍：0～20 )、剛度 ( 評分范圍：0～8 ) 和功能障礙 ( 評分范圍：0～68 )[8]。分析 42 例術(shù)前與術(shù)后膝關(guān)節(jié) WOMAC 評分與血清和關(guān)節(jié)液 TNF-α、MMP-13 水平間的相關(guān)性。分別比較 3 級和 4 級膝骨性關(guān)節(jié)炎患者之間血清和關(guān)節(jié)液 TNF-α、MMP-13 水平間的差異，并對所有患者血清和關(guān)節(jié)液間 TNF-α、MMP-13 的水平進(jìn)行差異分析。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用 SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)或 Fisher 確切概率法檢驗(yàn)，所有計(jì)量資料以表示。用配對樣本 t 檢驗(yàn)對術(shù)前及術(shù)后數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，用 student’s t 檢驗(yàn)對 2 種不同等級骨關(guān)節(jié)炎患者 MMP-13、TNF-α 水平之間的差異進(jìn)行分析。用 Pearson 相關(guān)系數(shù)對 WOMAC 評分與 TNF-α、MMP-13 之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。P 值＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、患者血清與關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α、MMP-13平均水平

42 例的血清 TNF-α 平均為 ( 0.226±0.246 ) pg / ml 顯著高于平均關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α ( 0.124 ± 1.59 ) pg / ml，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＜0.05 )。與此相反，所有患者血清 MMP-13 平均 ( 1.089±1.519 ) pg / ml 顯著低于關(guān)節(jié)滑膜液 MMP-13 平均 ( 4.31±1.24 ) pg / ml，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＜0.05 )，( 表1 )。

表1 -42 例膝骨關(guān)節(jié)炎患者血清與關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α、MMP-13水平 (, pg / ml )Tab.1 Mean serum and knee syn-ovial fluid TNF-α and MMP-13 levels of 42 osteoarthritic patients (, pg / ml )

表1 -42 例膝骨關(guān)節(jié)炎患者血清與關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α、MMP-13水平 (, pg / ml )Tab.1 Mean serum and knee syn-ovial fluid TNF-α and MMP-13 levels of 42 osteoarthritic patients (, pg / ml )

項(xiàng)目 例數(shù) 血清 關(guān)節(jié)液 P 值T N F -α 4 2 0 . 2 2 6 ± 0 . 2 4 6 0 . 1 2 4 ± 1 . 5 9 0 . 0 1 1 M M P -1 3 4 2 1 . 0 8 9 ± 1 . 5 1 9 4 . 3 1 0 ± 1 . 2 4 ＜0 . 0 0 1

二、不同等級膝骨性關(guān)節(jié)炎患者血清和關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α、MMP-13 水平

表2 顯示：3 級與 4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)滑膜液 MMP-13 均顯著高于血清 MMP-13 ( P＜0.05 )；而關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α 均顯著低于血清 TNF-α ( P＜0.05 )；4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)滑膜液 MMP-13 ( 5.76±4.82 ) pg / ml 顯著高于 3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者( 2.95±2.45 ) pg / ml，( P＜0.05 )；3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者的血清 MMP-13 ( 1.128±0.308 ) pg / ml 與 4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 1.038±0.204 ) pg / ml 相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＞0.05 )。4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者的血清 TNF-α水平 ( 0.293±0.140 ) pg / ml 顯著高于 3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 0.204±0.109 ) pg / ml，( P＜0.05 )，而 3 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)液 TNF-α ( 0.129±0.052 ) pg / ml與 4 級膝骨關(guān)節(jié)炎患者 ( 0.118±0.014 ) pg / ml 相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＞0.05 )，( 表2 )。

表2 3 級與 4 -級膝骨性關(guān)節(jié)炎患者血清與關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α、MMP-13 水平 (, pg / ml )Tab.2 Mean serum and knee synovial fluid TNF--α and MMP-13 levels in grade 3 and grade 4 osteoarthritis patients (, pg / ml )

表2 3 級與 4 -級膝骨性關(guān)節(jié)炎患者血清與關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α、MMP-13 水平 (, pg / ml )Tab.2 Mean serum and knee synovial fluid TNF--α and MMP-13 levels in grade 3 and grade 4 osteoarthritis patients (, pg / ml )

注：P 值為血清與關(guān)節(jié)液比較結(jié)果Notice: P value was the result of comparison between serum and synovial fluid contents

分級 例數(shù) 參數(shù) 血清 關(guān)節(jié)液 P 值4 級 24 TNF-α 0.293±0.140 0.118±0.014 0.026 MMP-13 1.038±0.204 5.760±4.820 ＜0.001 3 級 18 TNF-α 0.204±0.109 0.129±0.052 0.015 MMP-13 1.128±0.308 2.950±2.450 0.006

三、膝關(guān)節(jié) WOMAC 指數(shù)評分與 TNF-α、MMP-13 水平的相關(guān)性

術(shù)后患者的 WOMAC 評分 ( 40.2±14.5 ) 顯著優(yōu)于術(shù)前 ( 69.9±7.3 )，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＜0.05 )。Pearson 相關(guān)性分析顯示，患者術(shù)前 WOMAC 評分( 69.9±7.3 ) 和術(shù)后 WOMAC 評分 ( 40.2±14.5 ) 與血清 TNF-α、關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α 以及血清 MMP-13水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＞0.05 )。關(guān)節(jié)滑膜液MMP-13 水平與術(shù)前 WOMAC 評分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義( r＝0.211，P＞0.05 )，但與術(shù)后 WOMAC 評分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( r＝0.321，P＜0.05 )，( 表3 )。

表3 術(shù)前和-術(shù)后膝關(guān)節(jié) WOMAC 指數(shù)與 TNF-α、MMP-13 水平的相關(guān)性 (, n = 42 )Tab.3 Pre- and postoperative WOMAC index knee f-unction scores and their correlation with TNF-α and MMP-13 levels (, n = 42 )

表3 術(shù)前和-術(shù)后膝關(guān)節(jié) WOMAC 指數(shù)與 TNF-α、MMP-13 水平的相關(guān)性 (, n = 42 )Tab.3 Pre- and postoperative WOMAC index knee f-unction scores and their correlation with TNF-α and MMP-13 levels (, n = 42 )

WOMAC 指數(shù)統(tǒng)計(jì)值血清 關(guān)節(jié)滑膜液TNF-α MMP-13 TNF-α MMP-13 0.226±0.2461.089±1.519 0.124±1.594.31±1.24術(shù)前 69.9± 7.3R 值 0.102 0.171 0.082 0.211 P 值 0.365 0.163 0.470 0.179術(shù)后 40.2±14.5 r 值 0.147 0.109 0.100 0.321 P 值 0.580 0.374 0.419 0.038

討 論

有研究表明，骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的改變是機(jī)械因素和生化途徑相互作用的結(jié)果[1,3,9]。實(shí)驗(yàn)研究表明，骨性關(guān)節(jié)炎會引發(fā)持續(xù)的炎癥反應(yīng)并導(dǎo)致一系列物質(zhì)的合成與分解[9]。最近的報(bào)道指出一些特異性的介質(zhì)如 MMP-13、MMP-3、IL-1β，IFN-γ和 TNF-α 可用于解釋骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的病理機(jī)制，同時(shí)這些因子可能是檢測疾病程度的潛在指標(biāo)[10]。另外，一種取自骨性關(guān)節(jié)炎患者滑膜的人滑膜細(xì)胞培養(yǎng)模型顯示，炎性反應(yīng)和破壞性反應(yīng)是 IL-1 和TNF-α 聯(lián)合驅(qū)動的結(jié)果[11]。

包括肥胖、晝夜節(jié)律、飲食、藥物、樣品的收集與儲存、收集時(shí)間點(diǎn)、創(chuàng)傷和性別等在內(nèi)的一些變量都可以影響炎性因子的水平[9,12]。本研究參考以上因素制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對患者進(jìn)行選擇并對樣本進(jìn)行收集。本研究結(jié)果顯示，可以在骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)滑液和血清中檢測到 IL-1 和 TNF-α 水平，并且這些滑膜軟骨細(xì)胞衍生因子的水平隨疾病等級的不同而不同。一項(xiàng)對 10 例早期和 15 例晚期骨關(guān)節(jié)炎患者的研究顯示，該疾病的早期和晚期表現(xiàn)出不同程度的炎癥。特別是在晚期階段，CD4+ T 細(xì)胞的浸潤會導(dǎo)致促炎因子 TNF-α 和 IL-1β 的高表達(dá)[13]。Aktas 等[14]的研究指出，MMPs 對晚期骨關(guān)節(jié)炎的炎癥進(jìn)程與關(guān)節(jié)損傷至關(guān)重要，用羥甲基戊二酰輔酶A ( HMG-CoA ) 還原酶抑制劑阻斷 MMPs 具有軟骨保護(hù)和減緩疾病進(jìn)展的作用。

本研究結(jié)果顯示，隨著骨關(guān)節(jié)炎級別的增加，TNF-α 的血清水平是升高的，而 MMP-13 的關(guān)節(jié)滑膜液水平也是升高的，這表明在骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展過程中，局部和全身的炎癥反應(yīng)是同時(shí)發(fā)生的。動物研究顯示骨關(guān)節(jié)炎組的 TNF-α 和 MMP-13 水平要高于對照組[15]。絕大多數(shù) 1～2 級骨關(guān)節(jié)炎患者均采取保守治療，血清和滑膜液樣品的收集不能統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)[16]。因此，本研究沒有對 1～2 級與 3～4 級骨關(guān)節(jié)炎患者的 TNF-α 與 MMP-13 水平進(jìn)行比較。3 級與 4 級骨關(guān)節(jié)炎患者的血清 TNF-α 水平均高于關(guān)節(jié)滑膜液，提示這兩個(gè)階段發(fā)生持續(xù)的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)。4 級骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)滑膜液 MMP-13 水平和3 級骨關(guān)節(jié)炎患者血清 MMP-13 水平的升高表明該途徑在全身和局部是同步發(fā)生的。4 級骨關(guān)節(jié)炎患者的血清 TNF-α 水平高于 3 級骨關(guān)節(jié)炎患者，3 級骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)滑膜液 TNF-α 水平高于 4 級骨關(guān)節(jié)炎患者，表明這些促炎因子在早期階段局部升高，而在晚期則會系統(tǒng)性升高。因此，早期針對局部關(guān)節(jié)的抗炎治療應(yīng)該是有效的，而晚期的治療則需全身給藥。Rutgers 等認(rèn)為只有靜脈注射聯(lián)合關(guān)節(jié)內(nèi)注射 TNF-α 抑制劑才能有效保護(hù)軟骨代謝[17-18]。與此相反，本研究結(jié)果顯示發(fā)現(xiàn)血清和關(guān)節(jié)滑膜液中的 TNF-α 水平與術(shù)前及術(shù)后 WOMAC 指數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示 TNF-α 不是惟一影響膝關(guān)節(jié)功能的因子。關(guān)節(jié)滑膜液 MMP-13 與骨關(guān)節(jié)炎的等級和術(shù)后 WOMAC 指數(shù)正相關(guān)，提示 MMP-13 可能是局部促進(jìn)骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展的一個(gè)重要因素。

綜上所述，骨關(guān)節(jié)炎的系統(tǒng)性炎癥與 TNF-α 水平相關(guān)，血清 TNF-α 水平與骨關(guān)節(jié)炎的等級也是一致的，但 TNF-α 對骨關(guān)節(jié)炎和膝關(guān)節(jié)功能并沒有重大影響。隨著骨關(guān)節(jié)炎病情的發(fā)展，關(guān)節(jié)滑膜液MMP-13 和血清 TNF-α 水平明顯增加。關(guān)節(jié)滑膜液MMP-13 水平與 WOMAC 評分正相關(guān)。因此，在骨關(guān)節(jié)炎的早期階段針對局部 MMP-13 與全身 TNF-α的檢測與治療至關(guān)重要。

[1] Atik OS. Is subchondral bone the crucial point for the pathogenesis and the treatment of osteoarthritis[J]? Eklem Hastalik Cerrahisi, 2014, 25(1):1.

[2] Atik OS, Tokg?z N. Do periarticular dense bone islands cause cartilage destruction[J]? Eklem Hastalik Cerrahisi, 2013, 24(1):39-40.

[3] Nishimura A, Hasegawa M, Kato K, et al. Risk factors for the incidence and progression of radiographic osteoarthritis of the knee among Japanese[J]. Int Orthop, 2011, 35(6):839-843.

[4] Miller RE, Miller RJ, Malfait AM. Osteoarthritis joint pain: the cytokine connection[J]. Cytokine, 2014, 70(2):185-193.

[5] MacFarlane RJ, Graham SM, Davies PS, et al. Antiinflammatory role and immunomodulation of mesenchymal stem cells in systemic joint diseases: potential for treatment[J]. Expert Opin Ther Targets, 2013, 17(3):243-254.

[6] Wang W, Kang W, Tang Q, et al. Cilostazol prevents the degradation of collagen type II in human chondrocytes[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2014, 451(3):352-355.

[7] Alaaeddine N, Hilal G, Baddoura R, et al. CCL20 stimulates proinflammatory mediator synthesis in human fibroblast-like synoviocytes through a MAP kinase-dependent process with transcriptional and posttranscriptional control[J]. J Rheumatol, 2011, 38(9):1858-1865.

[8] Hermann J, Lipp RW, Dunzinger A, et al. Anti-TNF scintigraphy to assess TNF-α-associated joint inflammation in rheumatoid arthritis and osteoarthritis[J]. Clin Exp Rheumatol, 2014, 32(4):614.

[9] 李冰, 劉軍, 肖瑜, 等. 促炎癥因子與骨性關(guān)節(jié)炎關(guān)系的研究進(jìn)展[J]. 天津醫(yī)藥, 2016, 44(3):281-285.

[10] Santangelo KS, Nuovo GJ, Bertone AL. In vivo reduction or blockade of interleukin-1β in primary osteoarthritis influences expression of mediators implicated in pathogenesis[J]. Osteoarthritis Cartilage, 2012, 20(12):1610-1618.

[11] 李冠, 甘麗嬌, 鐘妙榮. TNF-α 與 β1,4-GalT-I 在骨關(guān)節(jié)炎滑膜炎癥過程中的關(guān)系研究[J]. 臨床和實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志, 2016, (2):137-139.

[12] 谷艷超, 劉世清, 夏韶強(qiáng), 等. 骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制和治療的研究進(jìn)展[J]. 中國骨與關(guān)節(jié)雜志, 2016, 5(10):770-774.

[13] Benito MJ, Veale DJ, FitzGerald O, et al. Synovial tissue inflammation in early and late osteoarthritis[J]. Ann Rheum Dis, 2005, 64(9):1263-1267.

[14] Aktas E, Sener E, Gocun PU. Mechanically induced experimental knee osteoarthritis benefits from anti-inflammatory and immunomodulatory properties of simvastatin via inhibition of matrix metalloproteinase-3[J]. Orthop Trauma, 2011, 12(3):145-151.

[15] Yang Q, Wu S, Mao X, et al. Inhibition effect of curcumin on TNF-alpha and MMP-13 expression induced by advanced glycation end products in chondrocytes[J]. Pharmacology, 2013, 91(1-2):77-85.

[16] 任海亮, 馬劍雄, 馬信龍. 膝骨關(guān)節(jié)炎時(shí)關(guān)節(jié)滑液中炎癥相關(guān)物質(zhì)的表達(dá)[J]. 中國組織工程研究, 2015, 19(15):2336-2340.

[17] Rutgers M, Saris DB, Dhert WJ, et al. Cytokine profile of autologous conditioned serum for treatment of osteoarthritis, in vitro effects on cartilage metabolism and intra-articular levels after injection[J]. Arthritis Res Ther, 2010, 12(3):114.

[18] Zhang X, Zhu Y, Chen X, et al. Baicalein ameliorates inflammatory-related apoptotic and catabolic phenotypes in human chondrocytes[J]. Int Immunopharmacol, 2014, 21(2): 301-308.

( 本文編輯：李貴存 )

Variation and clinical significance of serum and knee synovial fluid matrix metalloproteinase-13 and tumor necrosis factor-alpha levels in patients with late-stage osteoarthritis

FU Wei-guang, XU Li-xin. Department of Orthopedics, No. 215 Hospital of Shaanxi Nuclear Industry, Xianyang, Shanxi, 712000, China

Objective To compare serum and synovial fluid levels of matrix metalloproteinase-13 ( MMP-13 ) and tumor necrosis factor-alpha ( TNF-α ) in 2 stages of osteoarthritis, and to investigate their correlation with Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index ( WOMAC ) scores. Methods Forty-two patients ( mean age: 64 ± 8.8 years ) with grade 3 or grade 4 knee osteoarthritis according to Kellgren-Lawrence criteria in our hospital from September 2015 to April 2016 were enrolled in the study and underwent total knee arthroplasty. TNF-α and MMP-13 levels were measured preoperatively from venous blood samples and intraoperatively from knee synovial fluid via enzyme-linked immunosorbent assay. Preoperative and 1-month postoperative knee functions were assessed by WOMAC. Results Mean serum TNF-α ( 0.226 ± 0.246 ) pg / ml was elevated compared to synovial levels ( 0.124 ± 1.59 ) pg / ml ( P ＜ 0.05 ) and synovial MMP-13 ( 4.31 ± 1.24 ) pg / ml was elevated compared to serum levels ( 1.089 ± 1.519 ) pg / ml ( P ＜ 0.05 ). Grade 4 synovial fluid MMP-13 ( 5.76 ± 4.82 ) pg / ml was significantly elevated compared to grade 3 ( 2.95 ± 2.45 ) pg / ml ( P ＜ 0.05 ), whereas there was no significant difference in serum MMP-13 between grade 3 ( 1.128 ± 0.308 ) pg / ml and grade 4 ( 1.038 ± 0.204 ) pg / ml ( P ＞ 0.05 ). Grade 4 serum TNF-α ( 0.293 ± 0.140 ) pg / ml was significantly elevated compared to grade 3 ( 0.204 ± 0.109 ) pg / ml ( P ＜ 0.05 ), whereas there was no significant difference in synovial fluid TNF-α between grade 3 ( 0.129 ± 0.052 ) pg / ml and grade 4 ( 0.118 ± 0.014 ) pg / ml. Positive correlation was observed between synovial fluid MMP-13 levels and postoperative WOMAC scores ( P ＜ 0.05 ). Conclusions Despite the systemic increase in TNF-α levels concordant with osteoarthritis grade, MMP-13 levels are elevated via local manner, with a significant correlation with WOMAC scores.

Osteoarthritis, knee; Matrix metalloproteinase 13; Tumor necrosis factor-alpha; Knee joint

10.3969/j.issn.2095-252X.2017.04.010

R684.3, Q51

712000 咸陽，陜西省核工業(yè) 215 醫(yī)院

2016-07-29 )