軟骨寡聚基質(zhì)蛋白和Ⅱ型膠原羥基端交聯(lián)肽作為膝骨關(guān)節(jié)炎生物標(biāo)志物的Meta分析

馮程欽 曾平 劉金富 黃佳興

(廣西中醫(yī)藥大學(xué) 1研究生學(xué)院，廣西 南寧 530299；2第一附屬醫(yī)院)

膝骨關(guān)節(jié)炎(KOA)是一種以關(guān)節(jié)軟骨變性為特征的慢性退行性疾病。在全球的患病率約為3.8%〔1〕。在中國，KOA的患病率約為18%〔2〕。鑒于全球人口老齡化越來越嚴(yán)重，KOA的患病率預(yù)計(jì)在未來幾年將持續(xù)上升。但目前KOA的病因尚不明確，早期診斷存在較大的困難〔3〕。到目前為止，診斷KOA最成熟的方法是使用平面X線，可以觀察關(guān)節(jié)間隙寬度(JSW)、骨贅和軟骨下骨的重塑情況。然而，當(dāng)X線觀察到JSW的改變時(shí)，KOA往往已經(jīng)進(jìn)展到中晚期，關(guān)節(jié)軟骨出現(xiàn)不可逆損傷。一項(xiàng)回顧性研究發(fā)現(xiàn)，X線診斷和臨床診斷之間的一致性<10%〔4〕。磁共振成像(MRI)被認(rèn)為是監(jiān)測KOA的最佳方法，在診斷KOA方面優(yōu)于X線，能更好觀察關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨和滑囊的改變〔5〕。但由于其價(jià)格較為昂貴，患者接受能力差，尚未能普及。超聲(US)也是一種有效的關(guān)節(jié)軟組織結(jié)構(gòu)可視化技術(shù)，但由于聲學(xué)陰影的存在，超聲只能對整個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行可視化〔6〕，不能進(jìn)行早期診斷。有研究表明早期治療有利于KOA患者的恢復(fù)〔7〕。因此，尋找一種能夠早期診斷KOA并適用于大多數(shù)患者的無創(chuàng)、廉價(jià)、準(zhǔn)確的評估方法至關(guān)重要。生物標(biāo)志物是指關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨和滑膜組織基質(zhì)代謝過程中分泌到生物液體中的分子，如促炎和抗炎細(xì)胞因子、分解代謝酶、軟骨和骨周轉(zhuǎn)率標(biāo)志物等，研究表明生物標(biāo)志物對KOA的早期診斷和疾病的監(jiān)控起重要作用〔8，9〕。軟骨寡聚基質(zhì)蛋白(COMP)和Ⅱ型膠原羥基端交聯(lián)肽(CTX-Ⅱ)作為軟骨代謝的副產(chǎn)物，當(dāng)軟骨病變時(shí)釋放到生物體液中，有研究表明COMP和CTX-Ⅱ是目前對于診斷KOA最有價(jià)值的生物標(biāo)志物之一〔10〕。COMP是血小板反應(yīng)蛋白基因家族的五聚亞群成員，是一種細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)糖蛋白，從軟骨中分離出來并在多種組織中表達(dá)：肌腱、韌帶、滑膜、肌成纖維細(xì)胞和活化的血小板等〔11〕。Ⅱ型膠原是軟骨基質(zhì)的主要成分，其合成和分解與軟骨代謝密切相關(guān)。CTX-Ⅱ是Ⅱ型膠原裂解產(chǎn)生的分子片段，是一種能夠反映關(guān)節(jié)組織病理變化和代謝的生物標(biāo)志物，可以在尿液、血液和滑液中檢測到〔9，12〕。有研究表明尿CTX(uCTX)-Ⅱ比血清CTX-Ⅱ的敏感度更高〔13〕，而尿標(biāo)本相對于關(guān)節(jié)滑膜液更容易獲得，所以uCTX-Ⅱ有更高的可靠性。近年來，血清COMP(sCOMP)和uCTX-Ⅱ在KOA的診斷中受到了廣泛的關(guān)注，國內(nèi)外研究表明在KOA疾病中sCOMP和uCTX-Ⅱ水平明顯高于健康人〔14～56〕。但是由于單個(gè)研究樣本量相對較小，研究的統(tǒng)計(jì)能力有限。本Meta分析通過檢索目前發(fā)表相關(guān)的研究，旨在評估sCOMP和uCTX-Ⅱ作為KOA生物標(biāo)志物的診斷價(jià)值及Kellgren-Lawrence (K-L)分級中sCOMP和uCTX-Ⅱ水平與KOA疾病嚴(yán)重程度的相關(guān)性。

1 資料和方法

1.1檢索策略 系統(tǒng)檢索PubMed、EMBASE、Web of Science、中國生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(CBM)、中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)、萬方、維普等數(shù)據(jù)庫，檢索KOA與sCOMP或uCTX-Ⅱ關(guān)系的病例研究，檢索截止日期為2019年2月。采取主題詞加自由詞檢索，中文檢索詞：“關(guān)節(jié)炎”、“膝骨關(guān)節(jié)炎”、“Ⅱ型膠原的C端交聯(lián)末端肽”、“軟骨寡聚基質(zhì)蛋白”，英文檢索詞：“osteoarthritis”、“knee osteoarthritis”、“KOA”、“cartilage oligomeric matrix protein”、“COMP”、“C-terminal cross-linked telopeptides of type Ⅱ collagen”、“CTX-Ⅱ”。篩選從最初搜索中獲得的所有文獻(xiàn)摘要。如果摘要沒有包含足夠的信息來分析包含或排除該研究，則查看全文。所有研究沒有關(guān)于發(fā)表日期、研究設(shè)計(jì)和患者種族的限制。

1.2文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn) ①研究對象確診為臨床KOA，有健康對照組；②研究KOA發(fā)病進(jìn)展與sCOMP或uCTX-Ⅱ濃度的關(guān)系；③可提取或計(jì)算sCOMP或uCTX-Ⅱ參數(shù)；④KOA患者的嚴(yán)重程度采用K-L分級。

1.3文獻(xiàn)排除標(biāo)準(zhǔn) ①重復(fù)性研究、重復(fù)發(fā)表的文獻(xiàn)；②綜述文獻(xiàn)、個(gè)案報(bào)道、會(huì)議摘要；②排除動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究；④紐卡斯?fàn)?渥太華量表(NOS)評分<6分〔57〕；⑤先前使用藥物治療KOA患者的研究。

1.4文獻(xiàn)篩選 數(shù)據(jù)由兩位獨(dú)立研究者按文獻(xiàn)的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)對文獻(xiàn)資料進(jìn)行提取，交叉核對，如意見不一致則相互討論或由第3名研究者協(xié)助。文獻(xiàn)提取信息包括：一般資料、KOA和對照組患者數(shù)量、K-L級分組數(shù)量、sCOMP和uCTX-Ⅱ的均值和標(biāo)準(zhǔn)差、檢測方法、研究所在地區(qū)。sCOMP和uCTX-Ⅱ水平是本研究關(guān)注的指標(biāo)。在納入的大多數(shù)研究中，對于sCOMP的比較單位多為ng/ml、pg/ml、μg/ml、mg/ml〔14～39〕，也有一些研究的比較單位為U/L〔40～44〕，uCTX-Ⅱ的比較單位多為ng/mmol〔41，45～51〕，少數(shù)為ng/ml、pg/ml、μg/mol、ng/L、nmol/L〔24，52～56〕。本研究提取不同計(jì)量單位sCOMP和uCTX-Ⅱ濃度，采用標(biāo)準(zhǔn)化均值差異(SMD)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)組合。

1.5質(zhì)量評價(jià) 采用NOS〔57〕評價(jià)納入研究的質(zhì)量，滿分是9分，評分≥ 7分則認(rèn)為是高質(zhì)量研究，適合進(jìn)行Meta分析。

1.6統(tǒng)計(jì)分析 統(tǒng)計(jì)分析均使用RevMan5.3統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。對KOA患者與健康對照組進(jìn)行組間比較分析，亞組分析是基于K-L分級對比各期sCOMP和uCTX-Ⅱ水平的差異，同時(shí)根據(jù)地區(qū)分組，觀察各地區(qū)sCOMP和uCTX-Ⅱ水平的差異，統(tǒng)計(jì)分析采用χ2檢驗(yàn)進(jìn)行比較，并將其作為森林圖。當(dāng)研究間存在較大異質(zhì)性(I2>50%)時(shí)，采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。相反，當(dāng)I2<50%時(shí)，采用固定效應(yīng)模型。敏感性分析是通過每次刪除一個(gè)研究來觀察每個(gè)研究對總體結(jié)果的影響，并驗(yàn)證匯集效應(yīng)的穩(wěn)定性。根據(jù)K-L分級進(jìn)行亞組分析，比較疾病嚴(yán)重程度，以確定該生物標(biāo)志物的實(shí)際臨床表現(xiàn)。

2 結(jié) 果

2.1文獻(xiàn)檢索結(jié)果 按檢索策略檢索數(shù)據(jù)庫，流程見圖1。共納入42篇文章，共納入7 298例患者，其中病例組3 756例KOA患者，對照組3 542例健康人。其中Sowers等〔40〕提供了兩組數(shù)據(jù)，分別為1997年和2009年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)值，后文標(biāo)注Sowers等〔40〕1997和Sowers等〔40〕2009。見表1。

圖1 文獻(xiàn)檢索流程

2.2Meta分析結(jié)果

2.2.1sCOMP水平與KOA發(fā)生率的相關(guān)性 31項(xiàng)〔14～42，56〕研究的匯總分析顯示，與對照組相比，KOA患者sCOMP顯著升高〔SMD=1.22，95%CI(0.89～1.55)，P<0.000 01，圖2〕。提示KOA患者sCOMP濃度較健康人升高。由于I2=96%，顯示異質(zhì)性較大，進(jìn)行敏感性分析，敏感性分析采取逐篇排除文獻(xiàn)法，觀察每個(gè)研究對總體結(jié)果的影響，并驗(yàn)證匯集效應(yīng)的穩(wěn)定性，顯示合并SMD在1.11～1.26，I2在94%～96%，結(jié)合森林地形圖和敏感性分析顯示，當(dāng)忽略每一項(xiàng)研究時(shí)，SMD和I2值均無明顯變化。

表1 納入文獻(xiàn)的基本特征

續(xù)表1 納入文獻(xiàn)的基本特征

2.2.2sCOMP水平與KOA疾病嚴(yán)重程度比較 根據(jù)K-L分級行亞組分析，K-L 0、1級與對照組比較顯示〔SMD=1.41，95%CI(0.10～2.71)，P=0.03〕，提示K-L 0、1級KOA患者sCOMP水平明顯高于健康人；K-L 2級KOA患者比K-L 0、1級患者sCOMP水平顯著升高〔SMD=0.73，95%CI(0.38～1.08)，P<0.000 1〕。見圖3。

圖2 sCOMP水平與KOA發(fā)生率的Meta分析結(jié)果

圖3 sCOMP水平與KOA疾病嚴(yán)重程度相關(guān)性Meta分析

將K-L 3、4級與K-L 2級KOA患者的sCOMP進(jìn)行比較，顯示〔SMD=0.29，95%CI(0.04～0.55)，P=0.02〕，I2=61%，異質(zhì)性較大，結(jié)合森林地形圖和敏感性分析顯示，異質(zhì)性來源可能是李恒等〔32〕的研究，見圖3。忽略李恒等〔32〕的研究結(jié)果，合并結(jié)果由〔SMD=0.29，95%CI(0.04，0.55)，P=0.02〕變?yōu)椤睸MD=0.23，95%CI(0.09～0.37)，P=0.001〕，I2值由61%降至0%。合并統(tǒng)計(jì)顯示，隨著KOA疾病的加重，sCOMP水平呈上升趨勢。對不同地區(qū)行亞組分析，分析結(jié)果如表2所示，sCOMP與KOA疾病嚴(yán)重程度在各個(gè)地區(qū)均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在亞洲更具有檢驗(yàn)價(jià)值。

2.2.3uCTX-Ⅱ水平與KOA發(fā)生率的相關(guān)性 15項(xiàng)〔24，43～55〕研究的匯總分析顯示，與對照組相比，KOA患者uCTX-Ⅱ顯著升高〔SMD=1.12，95%CI(0.68～1.57)，P<0.000 01，圖4〕，由于I2=97%，顯示異質(zhì)性較大，進(jìn)行敏感性分析，結(jié)合森林地形圖和敏感性分析顯示，異質(zhì)性來源可能是張軍峰等〔24〕、丁朋等〔50〕、顏世昌等〔55〕和Xu等〔53〕的研究，在忽略上述研究結(jié)果，合并結(jié)果由〔SMD=1.12，95%CI(0.68～1.57)，P<0.000 01〕變?yōu)椤睸MD=0.51，95%CI(0.32～0.70)，P<0.000 01〕，I2值由97%降至76%。

表2 根據(jù)不同地區(qū)對sCOMP和uCTX-Ⅱ與KOA發(fā)病率的亞組分析

圖4 uCTX-Ⅱ水平與KOA發(fā)生率的Meta分析結(jié)果

2.2.4uCTX-Ⅱ水平與KOA疾病嚴(yán)重程度比較 根據(jù)K-L分級行亞組分析，K-L 0、1級與對照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔SMD=0.82，95%CI(-0.42～2.07)，P=0.19〕；K-L 2級與K-L 0、1級差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔SMD=0.70，95%CI(0.28～1.67)，P=0.16〕。K-L 3、4級與K-L 2級KOA患者的uCTX-Ⅱ進(jìn)行比較，顯示〔SMD=0.96，95%CI(0.38～1.55)，P=0.001〕，I2=87%，見圖5，顯示異質(zhì)性較大，進(jìn)行敏感性分析，當(dāng)我們忽略每一項(xiàng)研究時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)不一致的結(jié)果。合并統(tǒng)計(jì)顯示，隨著KOA癥狀的加重，uCTX-Ⅱ水平有上升趨勢。對不同地區(qū)行亞組分析，分析結(jié)果見表2，uCTX-Ⅱ與KOA疾病的發(fā)病率在各個(gè)地區(qū)均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)，在亞洲更具有檢驗(yàn)價(jià)值。

圖5 uCTX-Ⅱ水平與KOA疾病嚴(yán)重程度相關(guān)性Meta分析

3 討 論

KOA是一種退行性疾病，疾病的進(jìn)展較為緩慢，但是對于疾病的發(fā)生和發(fā)展需要快速準(zhǔn)確的檢測指標(biāo)，能夠早期診斷疾病和及時(shí)觀測治療的效果。在KOA的早期，病理改變的特征是軟骨基質(zhì)的蛋白水解破壞，軟骨表面的纖顫和侵蝕，隨后向滑膜液中釋放分解產(chǎn)物(蛋白聚糖和膠原碎片)〔9〕，所以在KOA的早期，檢測生物標(biāo)志物是一種切實(shí)可行的方法，能夠更好地反映關(guān)節(jié)軟骨、滑囊的改變，早期診斷，早期治療，減緩KOA的發(fā)生。

本研究結(jié)果顯示KOA患者的sCOMP和uCTX-Ⅱ水平較健康人顯著升高，但研究存在相當(dāng)大的異質(zhì)性，行敏感性分析，逐篇排除文獻(xiàn)結(jié)果后，觀察結(jié)局指標(biāo)。在檢測sCOMP的研究中未發(fā)現(xiàn)明顯的異質(zhì)性來源。考慮納入研究較多，來自不同的國家和地區(qū)，存在種族的差異性，研究納入的患者疾病嚴(yán)重程度也不一樣，所以針對不同地區(qū)行亞組分析，各個(gè)地區(qū)的研究結(jié)果匯總均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在亞洲更具有檢驗(yàn)價(jià)值，但異質(zhì)性沒有完全消除。也有研究認(rèn)為檢測的方法和所使用的試劑盒是重要的影響因素〔57，58〕，雖然各研究都是使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測sCOMP，但所使用的試劑盒不盡相同。對于試劑盒的差異，由于各研究使用的試劑盒種類較多，不能行亞組分析。

在uCTX-Ⅱ研究的敏感性分析中，我們結(jié)合森林地形圖，考慮異質(zhì)性來源文獻(xiàn)均來自亞洲，考慮可能存在地區(qū)的差異，Cheng等〔59〕研究認(rèn)為種族差異對uCTX-Ⅱ的結(jié)果有影響。影響生物標(biāo)志物水平的因素有很多，有研究表明生物標(biāo)志物的水平隨著性別、年齡、體內(nèi)激素水平、正?；顒?dòng)的不同而出現(xiàn)波動(dòng)〔20，29〕。Andersson等〔60〕研究表明，體育活動(dòng)會(huì)影響KOA患者的COMP水平，運(yùn)動(dòng)后sCOMP的水平顯著升高，在椅子上休息1 h后恢復(fù)到基線水平。 Tanishi等〔46〕研究發(fā)現(xiàn)，在KOA疾病的各個(gè)分級中女性uCTX-Ⅱ水平均高于男性，劉淵等〔28〕發(fā)現(xiàn)，KOA疾病中女性血清COMP和血清CTX-Ⅱ水平均高于男性，考慮這可能是體內(nèi)激素的差異所導(dǎo)致的。

本研究發(fā)現(xiàn)sCOMP水平的比較，差異并不是很大，作為早期診斷的生物標(biāo)志物仍有待大樣本的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那罢靶匝芯?。在uCTX-Ⅱ水平的比較中，P=0.19，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在張軍峰等〔24〕研究顯示KOA患者的uCTX-Ⅱ水平較健康人明顯升高，而顏世昌等〔55〕研究顯示KOA患者的uCTX-Ⅱ水平較健康人無差別，考慮納入研究較少，結(jié)果可信度不高，所以sCOMP和uCTX-Ⅱ作為KOA早期診斷的生物標(biāo)志物尚未明確。

sCOMP和uCTX-Ⅱ是否隨著KOA的嚴(yán)重程度加重而增加也是備受關(guān)注，本研究結(jié)果示K-L2級比K-L0、1級KOA患者的uCTX-Ⅱ水平也升高，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？紤]該亞組分析只納入3篇研究，樣本量較少，不能得出確切的結(jié)論，但從研究的匯總結(jié)果顯示，sCOMP和uCTX-Ⅱ的水平與KOA的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，且隨著疾病的進(jìn)展而升高。但目前為止，暫無研究表明sCOMP和uCTX-Ⅱ哪個(gè)生物標(biāo)志物與KOA的關(guān)聯(lián)程度更高。但COMP和CTX-Ⅱ都是軟骨代謝產(chǎn)物，而KOA的早期也表現(xiàn)為關(guān)節(jié)軟骨的破壞，所以聯(lián)合檢測的準(zhǔn)確性可能更高，未來需要大樣本、多中心的前瞻性研究來驗(yàn)證。