創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)滑液中炎性細(xì)胞因子、氧化應(yīng)激水平與免疫平衡的關(guān)系

賴俊成，劉健休，唐久陽

（深圳市龍華區(qū)人民醫(yī)院創(chuàng)傷骨關(guān)節(jié)外科，廣東 深圳 518109）

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是老年人慢性殘障的主要原因，膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎是導(dǎo)致其活動受限和生活質(zhì)量下降的最常見原因，膝骨性關(guān)節(jié)炎被認(rèn)為是一種由生物力學(xué)和促炎因素共同驅(qū)動的活動性疾病過程[1]。許多促炎細(xì)胞因子可能參與創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病，創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)滑液中腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平升高[2]。促炎細(xì)胞因子與氧化應(yīng)激關(guān)系密切，氧化應(yīng)激反映了活性氧系統(tǒng)的表現(xiàn)或生物系統(tǒng)中容易解毒的活性中間體及修復(fù)損傷的能力。細(xì)胞正常氧化還原狀態(tài)出現(xiàn)紊亂，會通過產(chǎn)生過氧化物和自由基而產(chǎn)生毒性效應(yīng)，從而損害細(xì)胞的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA。氧化代謝產(chǎn)生的氧化應(yīng)激則會導(dǎo)致堿基損傷，以及DNA鏈的斷裂。堿基損傷主要是間接的，由生成的活性氧物種引起，此外，一些活性氧化物質(zhì)在氧化還原信號中充當(dāng)細(xì)胞信使。因此，氧化應(yīng)激可導(dǎo)致細(xì)胞信號傳導(dǎo)的正常機(jī)制中斷。而且，促炎細(xì)胞因子的增加通常伴隨著氧化應(yīng)激標(biāo)志物水平的增加，而創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎增加了氧化過程，降低了系統(tǒng)的抗氧化能力，這可降低機(jī)體的免疫平衡[3]。然而，創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)滑液中炎性細(xì)胞因子、氧化應(yīng)激水平與免疫平衡之間的關(guān)系尚不確定，因此，本研究選取了40例創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者和10例健康志愿者，探究上述三者之間的相關(guān)性，以期為臨床治療提供理論支持。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2019年5月至2022年5月深圳市龍華區(qū)人民醫(yī)院收治的40例創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者，根據(jù)患病程度[4]分為輕度組（20例）和重度組（20例），同時選擇10例健康志愿者作為本研究的對照組。三組受試者一般資料比較見表1，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本研究獲得深圳市龍華區(qū)人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會的批準(zhǔn)。參與研究者均簽署知情同意書。納入標(biāo)準(zhǔn)：①至少1個膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)為關(guān)節(jié)炎且有明顯的創(chuàng)傷史；②未接受任何藥物的治療；③膝關(guān)節(jié)存在明顯的疼痛及功能障礙；④患者無其他身體疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：①膝關(guān)節(jié)炎為非創(chuàng)傷性的；②合并有嚴(yán)重的心臟、肝臟及腎臟等器官功能衰竭的患者。

表1 三組受試者一般資料比較（例/ ±s）

表1 三組受試者一般資料比較（例/ ±s）

組別 例數(shù) 性別（男/女） 年齡（歲） 病程（月）重度組 20 9/11 50.35±11.20 23.79±7.51輕度組 20 10/10 48.23±10.19 22.65±6.16對照組 10 11/9 49.01±12.36 22.79±6.52 χ2/F值 0.168 0.049 0.144 P值 0.765 0.721 0.219

1.2 觀察指標(biāo)

1.2.1 關(guān)節(jié)液細(xì)胞因子對患者膝關(guān)節(jié)穿刺，收集關(guān)節(jié)滑膜液，置于4 ℃低溫離心機(jī)中以3 000 r/min離心處理10 min，取上清液備用。采用酶聯(lián)免疫吸附法測定滑膜液中的白細(xì)胞介素-6（IL-6）、白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的水平。

1.2.2 氧化應(yīng)激水平氧化應(yīng)激指標(biāo)水平以1.2.1中的上清液為檢測樣本，采用原位末端標(biāo)記法測定一氧化氮（NO）的水平；采用雙抗體夾心法測定丙二醛（MDA）的水平；采用酶聯(lián)免疫吸附法測定超氧化物歧化酶（SOD）和脂聯(lián)素（ANP）的水平。

1.2.3 免疫平衡測定免疫平衡指標(biāo)水平以1.2.1中的上清液為檢測樣本，采用常規(guī)的三階段免疫過氧化物酶標(biāo)記技術(shù)測定血成熟T淋巴細(xì)胞（CD3+）、CD4+T淋巴細(xì)胞（CD4+）、抑制性T細(xì)胞（CD8+）水平。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析使用SPSS 20.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計量資料以(±s)表示，組間數(shù)據(jù)差異采用雙側(cè)Student’st檢驗，P＜0.05表明差異有統(tǒng)計學(xué)意義。應(yīng)用Pearson相關(guān)性分析創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)滑液中炎癥細(xì)胞因子、氧化應(yīng)激水平與免疫平衡的相關(guān)性。

2 結(jié)果

2.1 各組關(guān)節(jié)液細(xì)胞因子和氧化應(yīng)激指標(biāo)水平對比重度組患者關(guān)節(jié)液細(xì)胞因子水平均顯著高于輕度組和對照組（P＜0.05），氧化應(yīng)激指標(biāo)中的NO和MDA水平顯著高于輕度組和對照組，SOD和ANP水平則顯著低于輕度組和對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 各組關(guān)節(jié)液細(xì)胞因子和氧化應(yīng)激指標(biāo)水平對比（±s）

表2 各組關(guān)節(jié)液細(xì)胞因子和氧化應(yīng)激指標(biāo)水平對比（±s）

TNF-α：腫瘤壞死因子-α；IL-6：白細(xì)胞介素-6；IL-1β：白細(xì)胞介素-1β；NO：一氧化氮；MDA：丙二醛；SOD：超氧化物歧化酶；ANP：心房鈉尿肽。

組別 例數(shù) TNF-α（pg/mL） IL-6（pg/mL） IL-1β（pg/mL） NO（μmol/L） MDA（mg/kg） SOD（U/kg） ANP（pg/mL）重度組 20 145.66±16.70 236.83±19.08 98.32±6.75 87.91±6.74 6.83±0.31 8.42±3.41 6.44±1.21輕度組 20 89.03±9.72 177.75±24.49 64.98±8.43 78.08±7.73 5.03±0.43 9.14±0.77 11.23±1.76對照組 10 65.73±9.03 143.25±23.41 46.13±4.59 41.23±6.79 3.29±0.27 14.36±1.28 16.67±2.11 t值 11.023 10.923 12.990 15.568 12.114 9.378 18.904 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.2 各組關(guān)節(jié)液免疫平衡指標(biāo)水平對比重度組患者關(guān)節(jié)液免疫平衡指標(biāo)CD3+、CD4+和CD8+水平均顯著低于輕度組和對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

表3 各組關(guān)節(jié)液免疫平衡指標(biāo)水平對比（±s）

表3 各組關(guān)節(jié)液免疫平衡指標(biāo)水平對比（±s）

CD3+：成熟T淋巴細(xì)胞；CD4+：輔助淋巴細(xì)胞；CD8+：抑制性T細(xì)胞。

組別 例數(shù) CD3+ CD4+ CD8+重度組 20 56.65±1.87 26.12±3.65 20.42±2.88輕度組 20 72.34±3.45 42.35±4.12 26.22±3.15對照組 10 86.44±9.34 54.53±6.51 42.21±2.00 t值 8.745 12.312 10.327 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 炎性細(xì)胞因子、氧化應(yīng)激水平與免疫平衡的相關(guān)性炎性細(xì)胞因子（r=-0.654，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）、氧化應(yīng)激水平（r=0.552，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），見表4。

表4 炎癥細(xì)胞因子、氧化應(yīng)激水平與免疫平衡的相關(guān)性

3 討論

創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎是一種由骨折或脫位等損傷引起的骨關(guān)節(jié)炎。盡管其終末期與特發(fā)性O(shè)A難以區(qū)分，但許多創(chuàng)傷后OA患者比特發(fā)性O(shè)A患者更年輕，而且這類患者有明確的誘發(fā)性損傷。臨床試驗研究表明，過度的急性沖擊能量或慢性機(jī)械過載會導(dǎo)致創(chuàng)傷后OA的關(guān)節(jié)面退化[5-6]。關(guān)節(jié)炎與氧化應(yīng)激有關(guān)，氧化應(yīng)激是一種反應(yīng)性氧物質(zhì)隨著時間的推移而增加的情況，其原因可能是它們的產(chǎn)量增加、抗氧化防御能力降低，或兩者兼而有之，最終意味著氧化還原信號的衰減。目前，臨床認(rèn)為氧化應(yīng)激可能導(dǎo)致創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎局部（關(guān)節(jié)環(huán)境中）和全身炎癥的發(fā)生，但持續(xù)的確切機(jī)制仍有待確定。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，局部炎癥包括促炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素和腫瘤壞死因子，在骨關(guān)節(jié)炎尤其是創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[7]。本研究結(jié)果表明，重度組患者關(guān)節(jié)液細(xì)胞因子水平均顯著高于輕度組和對照組（P＜0.05），氧化應(yīng)激指標(biāo)中的NO和MDA水平顯著高于輕度組和對照組，SOD、ANP、CD3+、CD4+和CD8+水平則顯著低于輕度組和對照組（P＜0.05）。本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，炎性細(xì)胞因子（r=-0.654，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。有研究指出，在早期創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者的滑膜液中已檢測到幾種細(xì)胞因子，其中包括TNF-α和IL-6[8]。TNF-α是主要的促炎細(xì)胞因子，負(fù)責(zé)軟骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)向分解代謝和軟骨降解的轉(zhuǎn)變，它通過受體直接激活感覺神經(jīng)元，增加其他促炎細(xì)胞因子如IL-6和IL-8的合成，并導(dǎo)致軟骨基質(zhì)的流失。另外，它可以誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞合成基質(zhì)金屬蛋白酶和其他蛋白酶，并通過抑制蛋白多糖和Ⅱ型膠原蛋白的合成來抑制軟骨合成代謝[9]。創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者的特點是炎癥發(fā)作，而CD3+、CD4+和CD8+細(xì)胞免疫應(yīng)答的減少會導(dǎo)致局部黏膜免疫調(diào)節(jié)的喪失；相反，CD3+、CD4+和CD8+細(xì)胞免疫應(yīng)答也可以提供一種把關(guān)功能。

氧化應(yīng)激發(fā)生在許多自身免疫性疾病中，伴隨著活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的過量產(chǎn)生。這些活性物質(zhì)的來源包括NADPH氧化酶（NOX）、線粒體電子運輸鏈、一氧化氮合酶、亞硝酸鹽還原酶和硫化氫等所產(chǎn)生的酶胱硫醚-β合成酶和胱硫醚γ裂解酶。超氧化物發(fā)生歧化反應(yīng)生成過氧化氫，在過多金屬離子（例如亞鐵離子）的存在下，過氧化氫形成羥基自由基。炎癥細(xì)胞中存在的髓過氧化物酶會產(chǎn)生次氯酸，在健康個體中，吞噬細(xì)胞產(chǎn)生的ROS和RNS在微生物殺滅中起重要作用。低分子量的抗氧化分子和抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化物酶都能去除ROS。然而，當(dāng)ROS產(chǎn)生超過抗氧化保護(hù)時，就會發(fā)生氧化應(yīng)激。一些天然和合成的基于氧化還原的治療化合物可以作為活性物質(zhì)的清除劑，或其來源的抑制劑，或內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)的激活劑。本研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激水平（r=0.552，P＜0.001）與免疫平衡之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。有報道稱，氧化應(yīng)激是創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的誘導(dǎo)因素之一[10]。活性氧，包括在人體生理條件下產(chǎn)生并被細(xì)胞抗氧化劑清除的氧化劑，會導(dǎo)致軟骨細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能損傷。據(jù)報道[11]，創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者的血漿和滑膜液中亞硝酸鹽增加，這是NO存在的穩(wěn)定分解生化標(biāo)志。創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者血漿中MDA水平是升高的，且創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者的血漿氧化應(yīng)激參數(shù)水平高于健康對照組，但血漿抗氧化參數(shù)水平較低。而氧化應(yīng)激的發(fā)生會形成多種復(fù)雜化合物，從而干擾滑膜液中的免疫平衡。當(dāng)致病因子侵入人體后，可導(dǎo)致CD3+、CD4+和CD8+細(xì)胞產(chǎn)生一系列細(xì)胞因子，引發(fā)一系列的免疫反應(yīng)，造成組織損傷。

綜上所述，創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)滑液中炎癥細(xì)胞因子、氧化應(yīng)激水平與免疫平衡之間存在一定的相關(guān)性，三者可作為創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎嚴(yán)重程度的預(yù)測因子。