血清S100A8/A9、MMP3、GPI 在膝關節(jié)骨性關節(jié)炎中的變化及臨床意義

王戰(zhàn)磊 張傅山 臺亞婷

（1. 南樂中興醫(yī)院醫(yī)學檢驗科，河南 濮陽 457400；2. 鄭州大學第一附屬醫(yī)院檢驗科，河南鄭州 450000）

膝關節(jié)骨性關節(jié)炎是因創(chuàng)傷、勞損、關節(jié)畸形、先天性關節(jié)異常等因素造成的一種慢性關節(jié)退行性疾病，其病理變化為膝關節(jié)軟骨下骨和邊緣骨質反應性增生、膝關節(jié)軟骨繼發(fā)性和原發(fā)性退化受損、韌帶攣縮等，臨床癥狀常表現(xiàn)為膝關節(jié)僵硬、疼痛、活動受限，甚至發(fā)生關節(jié)畸形，嚴重影響患者日常生活質量[1]。當前臨床上對于膝關節(jié)骨性關節(jié)炎疾病診斷方式多采用MRI、X 線片檢查，但難以早期診斷該疾?。黄咸烟?6-磷酸異構酶（ Glucose-6-phosphate isomerase，GPI）是T 細胞分泌而成的，其具有生長因子、細胞因子活性以及酶活性，其廣泛存在于細胞的細胞質和細胞外液內，該因子對補體通路激活并誘發(fā)了骨性關節(jié)炎[2]。鈣衛(wèi)蛋白（Calprotectin）S100A8/A9 主要由巨噬細胞、單核細胞和中性粒細胞共同分泌，通過與高級糖基化終產(chǎn)物受體和Toll 受體結合而發(fā)揮作用。相關研究顯示[3]，S100A8/A9 在膝關節(jié)骨性關節(jié)中常呈高水平表達，與關節(jié)炎的疾病活動和放射性損傷緊密相關。而基質金屬蛋白酶3（Matrix metalloproteinase3，MMP3）是基質金屬蛋白酶家族的主要成員之一，在膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者的關節(jié)液中含量較高，且機體炎癥因子可促使軟骨細胞大量表達MMP3 并增強其活性，加重軟骨損傷程度，與疾病病變程度相關[4]。鑒于此，本文旨在評估作為膝關節(jié)骨性關節(jié)炎觀察指標的S100A8/A9、MMP3、GPI 與疾病嚴重程度的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年1 月至2022 年9 月我院收治的82 例膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者作為研究對象的觀察組。納入標準：經(jīng)臨床檢查確診為膝關節(jié)骨性關節(jié)炎[5]；經(jīng)過影像學檢查Kellgren-Lawrence（K-L）處于2~4 級；首次患病。排除標準：存在創(chuàng)傷性、痛風性、感染性關節(jié)炎者；伴有心血管疾病、血液系統(tǒng)疾病和內分泌系統(tǒng)疾病者；近期接受過手術治療者。另選取43 例同期健康體檢者作為研究對象的對照組。其中觀察組男21例，女61 例；年齡50~80 歲，平均65.17±5.62歲；左側43 例，右側39 例。對照組男11 例，女32 例；年齡51~80 歲，平均65.62±6.03 歲。兩組患者一般資料差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批注，所有研究對象知情并簽訂知情同意書。

1.2 方法

使用X 線球管透射觀察組患者處于伸直和雙下肢站立狀態(tài)的膝關節(jié)，用以評估其病變嚴重程度。對比觀察組和對照組血清S100A8/A9、MMP3、GPI 水平；比較觀察組不同疾病程度的S100A8/A9、MMP3、GPI 水平；分析血清S100A8/A9、MMP3、GPI 水平對膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的診斷價值。

1.3 觀察指標

1.3.1 K-L 分級

主要分為4 級：1 級為關節(jié)間隙可能存在狹窄和唇樣增生現(xiàn)象；2 級為關節(jié)間隙狹窄狀態(tài)存疑，但具有明顯的骨贅生成；3 級為具有多個中等程度大小的骨贅物質生成，關節(jié)間隙顯著性狹窄，且骨質輕度硬化可能會影響骨質形態(tài)；4級為膝關節(jié)間隙具有明顯狹窄現(xiàn)象，并有較大程度的骨贅產(chǎn)生，關節(jié)畸形和骨質硬化程度嚴重。

1.3.2 血清S100A8/A9、MMP3、GPI 水平

入院后，采集所有受試者靜脈血3 mL 置于促凝管內，3000 rpm 離心15 min 后分離血清，使用酶聯(lián)免疫吸附法檢測S100A8/A9、MMP3、GPI 水平，上述指標試劑均由賽默飛世爾生物化學制品（北京）有限公司提供。

1.3.3 診斷價值

S100A8/A9、MMP3、GPI 水平與病情嚴重程度應用接收者操作特征曲線（Receiver operating characteristic curve，ROC）進行回歸分析。AUC 值在1.0 和0.5 之間。在AUC＞0.5 的情況下，AUC 越接近于1，說明診斷效果越好。AUC 在0.5-0.7 時有較低準確性，AUC 在0.7-0.9 時有一定準確性，AUC 在0.9 以上時有較高準確性。

1.4 統(tǒng)計學方法

所有數(shù)據(jù)采用SPSS24.0 軟件進行統(tǒng)計學分析。計數(shù)資料以例數(shù)（%）表示，采用χ2檢驗；計量資料以均數(shù)±標準差（ˉ±SD）表示，采用t 檢驗。P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 膝關節(jié)骨性關節(jié)炎嚴重程度與分組

根據(jù)K-L 分級結果，K-L 2-3 級患者有48例，分為輕中度組，K-L 4 級患者有34 例，分為重度組。

2.2 兩組受試者S100A8/A9、MMP3、GPI 水平對比

觀察組S100A8/A9 為318.67±41.53 pg·mL-1、MMP3 為265.98±55.53 pg·mL-1、GPI 為0.48±0.07 mg·L-1，對照組 S100A8/A9 為212.48±14.20 pg·mL-1、MMP3 為51.66±7.70 pg·mL-1、GPI 為0.06±0.02 mg·L-1。觀察組均明顯高于對照組（P＜0.05）。

2.3 不同嚴重程度患者S100A8/A9、MMP3、GPI水平對比

重度患者S100A8/A9、MMP3、GPI 水平均明顯高于對照組（P＜0.05）。見表1。

表1 不同K-L 分級患者S100A8/A9、MMP3、GPI 水平對比（±SD）

表1 不同K-L 分級患者S100A8/A9、MMP3、GPI 水平對比（±SD）

注：與輕中度組比較，*P＜0.05。

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2.4 S100A8/A9、MMP3、GPI 診斷重度膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的效能

經(jīng)ROC 曲線分析，S100A8/A9 診斷膝關節(jié)骨性關節(jié)炎曲線下面積（Area Under Curve，AUC）為0.950，MMP3 診斷疾病AUC 為0.978、GPI診斷疾病AUC 為0.861，其中，S100A8/A9 的特異度最高、MMP3 的靈敏度最高，而GPI 的特異度何靈敏度均最低（P＜0.05）。見表2、圖1。

圖1 S100A8/A9、MMP3、GPI 指標診斷重度膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的ROC 曲線圖

表2 S100A8/A9、MMP3、GPI 對膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的預測價值

3 討論

膝關節(jié)骨性關節(jié)炎好發(fā)于中老年人群，隨著我國人口老齡化程度日趨嚴重，膝關節(jié)骨性關節(jié)炎疾病發(fā)生率以逐漸上升趨勢發(fā)展，根據(jù)流行病學調查研究顯示[6]，我國膝關節(jié)骨關節(jié)患病率可達8.1%，且地域和性別存在著較大差異，男性低于女性，東部地區(qū)遠低于西部地區(qū)，是中老年人致殘的常見疾病之一，其已經(jīng)成為我國所面臨的重要健康問題。

S100A8 與S100A9 屬于鈣結合蛋白，兩者結合可生成鈣衛(wèi)蛋白，在健康生理狀態(tài)下可檢測出鈣衛(wèi)蛋白，其表達水平在炎癥刺激或者組織受損情況下會異常升高[7]。本研究結果顯示，重度組S100A8/A9 顯著高于輕中度組，表明S100A8/A9 水平與膝關節(jié)骨性關節(jié)炎病情嚴重程度呈正相關關系。細胞內的S100A8/A9 在花生四烯酸代謝、細胞運輸與髓細胞成熟過程中發(fā)揮著重要作用，其分泌至細胞外可趨化單核細胞/巨噬細胞、嗜中性粒細胞等炎性細胞，可促使鈣衛(wèi)蛋白聚集至機體炎癥部位并參與了炎癥反應；且S100A8/A9 還可增大一氧化氮合酶因子的表達水平，通過對ERK1/2、NF-kB、JNK等信號傳導通路加以激活，使Ⅱ型膠原蛋白以及聚集蛋白聚糖等代謝標記物合成能力降低，繼而造成軟骨細胞大量分解，促進了骨性關節(jié)炎的進展過程[8]。除此之外，S100A8/A9 蛋白通過與晚期糖基化終產(chǎn)物（Receptor for advanced glycation end-products，RAGE）受體、Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLR）相結合可增快骨小梁建立以及軟骨基質鈣化程度，并對鈣離子吸收過程中所產(chǎn)生的氧化還原反應加以調節(jié)，有效刺激破骨細胞活性；而S100A8/A9 分子量僅有36.5kDa，在機體炎性部位所激活的單核細胞、嗜中性粒細胞所釋放出的鈣衛(wèi)蛋白可直接進入至血液循環(huán)內，故對膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者檢測血液內的S100A8/A9 水平可充分反映出病情嚴重程度。RUAN 等研究指出[9]，血清S100A8/A9 表達水平與膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者的軟骨損傷、膝關節(jié)癥狀嚴重程度呈正相關，其水平變化在疾病發(fā)生和進展過程中發(fā)揮著重要作用，與本文研究結果相一致。

本結果顯示，膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者血清MMP3、GPI 水平顯著高于健康對照組，且隨著KL 分級增加，其上升程度愈加明顯。MMP3 作為金屬蛋白酶家族中的重要因子，其是由軟骨細胞和滑膜細胞分泌而成的，通過外界的刺激作用，可對滑膜成纖維細胞產(chǎn)生激活效應，大量分泌MMP3，而其會增大MMP9、MMP2 等因子活性，并加重患者機體炎癥反應，造成軟骨降解，生成血管翳現(xiàn)象，促使骨性關節(jié)炎病情加重；在膝關節(jié)骨性關節(jié)炎疾病患者中MMP3 呈顯著升高現(xiàn)象，其通過對細胞生長因子加以調控，可有效促進關節(jié)內軟骨、骨組織吸收損傷以及修復生長，且MMP3 作為一種軟骨下骨和軟骨代謝的共同因子對骨性關節(jié)炎的進展發(fā)揮重要作用[10]。在正常生理情況下，軟骨細胞在滿足自身需求中主要是以糖酵解途徑為主，而膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者關節(jié)軟骨細胞糖酵解水平顯著提升；GPI 因子存在于細胞外液和細胞質內，主要是由T 淋巴細胞分泌形成的，其屬于糖酵解途徑的第二酶物質，在糖異生和糖酵解過程中可有效促進果糖-6-磷酸、葡萄糖-6-磷酸之間的相互轉化。GPI 具有生長因子和細胞因子等多種免疫學活性，可促使B 淋巴細胞轉化為漿細胞，骨髓樣干細胞轉變?yōu)閱魏思毎Ｓ邢嚓P研究顯示[11]，在建立T 淋巴細胞受體轉基因的小鼠模型中，GPI 因子可充分引發(fā)B 淋巴細胞生成抗GPI 受體，還可對其他免疫細胞產(chǎn)生誘導作用并生成一系列細胞因子，促使膝關節(jié)骨性關節(jié)發(fā)生。另外，在骨性關節(jié)炎患者中出現(xiàn)較高水平的GPI 以及免疫復合物，可沉積在毛細血管內皮細胞壁和關節(jié)滑膜動脈內，經(jīng)過多種途徑對補體加以激活，可使炎癥細胞轉移至關節(jié)部位，繼而加重關節(jié)炎病情程度。本研究尚存不足之處，樣本量納入較少，GPI、S100A8/A9、MMP3 指標與骨侵蝕的相關性以及判斷預后效果未對其研究觀察，后續(xù)應擴大樣本量、延長隨訪時間，為臨床提供良好指導意見。

綜上所述，血清S100A8/A9、MMP3、GPI表達水平與膝關節(jié)骨性關節(jié)炎病情嚴重程度呈正相關，上述指標水平變化對膝關節(jié)骨性關節(jié)炎具有良好預測價值。