炎症细胞因子在膝关节骨性关节炎滑液中的表达及临床意义

炎症细胞因子在膝关节骨性关节炎滑液中的表达及临床意义

王艳荣1，马张稳2，田红英3*，郭姝彤4

(1.延安大学医学院2010级临床二班；2.延安大学附属医院骨科四病区；

3.延安大学医学院病原学教研室；4.延安大学2013级硕士研究生，陕西延安716000)

摘要：目的探讨炎症细胞因子(IL-1、TNF-α、IL-6)在膝关节骨性关节炎(KOA)滑液中的表达及其与KOA临床分期的关系。方法选择行膝关节镜和人工膝关节置换术的50例KOA患者为研究对象，并以30例单纯半月板损伤患者为对照组，采用酶联免疫吸附(ELISA)方法分别测定滑液中IL-1、TNF-α、IL-6含量。结果与对照组比较，KOA组滑液中IL-1、TNF-α、IL-6水平显著上升，相比较有显著性差异(P<0.05)。IL-1、TNF-α水平随着临床分期的增加而逐渐升高，滑液中IL-1、TNF-α水平为：晚期>中期>早期，相比较均有显著性差异(P<0.05)；IL-6水平随着临床分期的增加而下降，滑液中IL-6水平为：早期>中期>晚期，相比较均有显著性差异(P<0.05)。IL-1、TNF-α与KOA临床分期呈正相关性(r=0.567，0.583，P<0.05)，IL-6与KOA临床分期呈负相关性(r=-0.486，P<0.05)。结论KOA患者滑液中存在IL-1、TNF-α、IL-6水平的高表达，IL-1、TNF-α随着临床分期的增加其含量逐渐上升，而IL-6随着临床分期的增加其含量逐渐降低。IL-1、TNF-α与骨性关节炎病变有密切关系，而KOA患者关节液中IL-6的含量不能直接反映出骨性关节炎的严重程度，但并节液中IL-6水平在诊断早期病变有一定的参考价值。

关键词：IL-1；TNF-α；IL-6；骨性关节炎；膝关节骨；关节滑液

中图分类号：R392

基金项目：陕西省教育厅科学研究项目(项目编号：2013JK0768)；延安大学校级科学研究项目(项目编号：YDQ2013-05)

作者简介：王艳荣(1990—)，女，陕西渭南人，延安大学医学院2010级临床本科学生。

通讯作者：*田红英(1976—)，女，陕西渭南人，硕士研究生，主要从事肿瘤免疫方面的研究工作。

[收稿日期2014-11-15；责任编辑赵菊梅]

Expression of inflammatory cytokines in synovial fluid of knee

osteoarthritis and its clinical significance

WANGYan-rong1,MAZhang-Wen2,TIANHong-ying3*,GUOShu-tong4

(1.2010 grade clinical two class,Medical College of Yanan University;2. Four 3 ward Department

of orthopedics of Affiliated Hospital of Yanan University,Yanan University School of medicineetiology Office;

4.grade 2013 of Yanan University graduatestudent added grade or staff room of Shaanxi,Yanan 716000,China)

Abstract：Objective To explore the inflammatory cytokines (IL-1, TNF-α , IL-6) in knee osteoarthritis (KOA) expression in synovial fluid and its relationship with clinical KOA staging.Methods 50 cases of KOA patients underwent arthroscopic knee and knee arthroplasty as the objects of study, and 30 patients with simple meniscus injury patients as control group,using enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) method measuring the content of IL-1,TNF-α and IL-6 in synovial fluid.Results Compared with the control group,the content of IL-1,TNF-α and IL-6 in synovial fluid increased significantly in KOA group,and the data have significant differences(P<0.05).IL-1 and TNF-α level increased with clinical stage,and the order were: advanced stage>middle stage>early stage,which has statistically significant difference(P<0.05);the level of IL-6 decreased with clinical stage,the order was:early stage>middle stage>advanced stage,which has statistically significant difference(P

<0.05).IL-1,TNF-α was positively correlated with clinical stage in KOA group(r=0.567, 0.583,P<0.05),while IL-6 was negatively correlated (r=-0.486,P<0.05).Conclusion In synovial fluid,IL-1,TNF-α and IL-6 exit high expression in KOA patients.The level of IL-1、TNF-α gradually increased with the clinical stage,while IL - 6 gradually reduced.IL-1、TNF-α has close relationship with osteoarthritis pathological changes,the content of IL-6 in joint fluid of KOA patients cannot directly reflect the severity of osteoarthritis, but the level of IL-6 in section and liquid has certain reference value for early diagnosis of lesions.

Key words：IL-1; TNF-α ; IL-6; Osteoarthritis; Knee joint bone; Synovial fluid

骨性关节炎(osteoarthritis，OA)是一种常见的慢性关节疾病。好发于负重较大的膝关节、手指关节、髋关节、脊柱等部位。目前该病的病因及发病机制尚未完全弄清楚，以致临床缺乏有效的治疗手段。因此探求骨性关节炎的病因和发病机制，以便采取防治措施已成为医务工作者面临的课题之一。近年来的研究表明[1]，多种炎症细胞因子如：白细胞介素1(IL-1)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)在关节炎的病理发展过程中具有一定的作用。因此，本研究通过探讨膝关节骨性关节炎(knee osteoarthritis，KOA)滑液中IL-1和TNF-α的表达，以及IL-6和TNF-α与骨性关节炎的相关性，进一步明确骨性关节炎的发病机理，为骨性关节炎早期诊治提供参考。

1资料与方法

1.1一般资料

选择2012-06～2014-06在我院行膝关节镜及人工膝关节置换术的50例原发性KOA患者为研究对象，均符合骨性关节炎诊断标准[2]。排除创伤性、继发性、类风湿性、化脓性等其它类型的关节炎，合并有严重肝、肾、心、脑血管疾病、结缔组织病、内分泌及感染性疾病及各种肿瘤等。50例患者中，男31例，女19例；年龄45～72岁，平均(58.62±7.59)岁，根据中国中西医结合研究会风湿类疾病专业委员会提出的标准[4]对KOA患者进行临床分期，早期17例，中期18例，晚期15例。另选择同期在我院住院治疗的单纯半月板损伤的30例患者为对照组，男19例，女11例；年龄47～75岁，平均(59.60±6.78)岁，既往无骨性关节炎病史，经诊断软骨面光滑未及软骨损伤。两组在性别、年龄构成等方面比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法

无菌条件下操作，取患者平卧位，行关节穿刺后抽取淡黄色关节液l mL样品，置于-70℃冰箱中保存待用。滑液中IL-1、TNF-α、IL-6含量采用酶联免疫吸附(ELISA)方法测定，所用试剂盒为美国Biosource公司提供的ELISA试剂盒，严格按试剂盒说明进行操作。所采集的样品在1周内完成检测。

1.3统计学方法

2结果

2.1KOA组和对照组滑液中IL-1、TNF-α、IL-6水平比较

与对照组比较，KOA组滑液中IL-1、TNF-α、IL-6水平显著上升，相比对照组有显著性差异(P<0.05)。结果见表1。

表1　KOA组和对照组滑液中IL-1、TNF-α、IL-6

水平比较( ± s，pg/mL)

表1　KOA组和对照组滑液中IL-1、TNF-α、IL-6

组别nIL-1TNF-αIL-6对照组3025.09±8.36120.14±40.0519.18±6.39KOA组5090.16±30.05*431.73±137.06*124.07±43.53*

注：与对照组比较*P<0.05

2.2KOA组早、中、晚期滑液中IL-1、TNF-α、IL-6水平比较

IL-1、TNF-α水平随着临床分期的增加而逐渐升高，滑液中IL-1、TNF-α水平为晚期>中期>早期，相比较均有显著性差异(P<0.05)；IL-6水平随着临床分期的增加而下降，滑液中IL-6水平为早期>中期>晚期，相比较均有显著性差异(P<0.05)。结果见表2。

表2　KOA组早、中、晚期滑液中IL-1、TNF-α、IL-6水平比较( ± s，pg/mL)

表2　KOA组早、中、晚期滑液中IL-1、TNF-α、IL-6水平比较( ± s，pg/mL)

组别nIL-1TNF-αIL-6早期1754.64±18.21261.63±83.06152.67±53.57中期1886.26±28.75*413.04±131.12*133.83±46.96*晚期15135.11±45.04*#646.94±205.38*#79.94±28.05*#

注：与早期组比较*P<0.05；与中期比较#P<0.05

2.3滑液中炎性因子水平与KOA临床分期的相关性分析

经Pearman相关分析结果表明，L-1、TNF-α与KOA临床分期呈正相关性(r=0.567，0.583，P<0.05)，IL-6与KOA临床分期呈负相关性(r=-0.486，P<0.05)。

3讨论

骨性关节炎是由于软骨细胞、软骨下骨及细胞外基质三者降解与合成失衡引起的病变，在骨性关节炎病理进程中多种细胞因子发挥了重要作用。IL-1是重要的致炎细胞因子，在机体发生急慢性炎症时，它会引发急性期蛋白的合成、发热等全身性症状，在局部则引起组织破坏性病变和炎症[3]。IL-1在正常软骨细胞中合成的量极少，而在病变的软骨和滑膜中存在较多。但是IL-1是否能够反映出骨性关节炎病性进展尚缺乏系统研究。肿瘤坏死因子-α(TNF-α)在骨性关节炎的发生过程中对关节软骨起着重要的破坏作用，TNF-α和IL-1的生物学作用相似，二者可协同抑制前列腺素的合成，在骨性关节炎的病变过程中起着同样的作用[4]。另外，骨性关节炎软骨中TNF-α较IL-1易于受到TNF-α降解的刺激物的影响。有研究认为[5]，IL-1在关节软骨炎症细胞的浸润方面占有主要地位，而在关节肿胀方面TNF-α则发挥着作用，二者在诱导过程中均呈高表达。本研究发现，KOA患者滑液中IL-1和TNF-α含量显著高于对照组，而且随着临床分期的增加其含量逐渐升高。且IL-1和TNF-α含量与KOA临床分期存在正相关。提示滑液IL-1和TNF-α的含量随着KOA的病情发展而逐渐增高。

IL-6是由骨髓基质细胞、骨髓瘤细胞、成骨细胞等合成的细胞因子。IL-6可以激活T细胞和B细胞而产生急相蛋白，参与多种生理和病理过程。IL-6在体外培养的正常成骨细胞和正常软骨细胞原位中可以产生。以早期出现软骨破坏后，激活了这种机制，导致IL-6含量增加[6]。本研究发现IL-6在骨性关节炎患者的滑液中过度表达，这与体外实验结果相符。但有关IL-6在骨关节炎中的作用尚不明确。一般认为，IL-6在退行性骨关节病及骨关节炎中，是引起关节破坏和炎症发生的重要因子。但后来的研究认为[7]，IL-6起到了保护骨性关节炎软骨的作用，以早期出现软骨破坏后，激活了这种机制，导致IL-6含量增加。本研究结果显示，KOA患者滑液中IL-6含量显著高于对照组，而且随着临床分期的增加而下降，各组之间差异均有显著性。相关性分析提示，IL-6含量与KOA临床分期存在负相关。说明KOA滑液中的IL-6含量随着KOA的病情发展而逐渐下降。

综上所述，KOA患者滑液中存在IL-1、TNF-α、IL-6水平的高表达，IL-1、TNF-α随着临床分期的增加其含量逐渐上升，而IL-6随着临床分期的增加其含量逐渐降低。因此，我们认为IL-1和TNF-α对骨关节炎的发生、发展起到一定的作用，骨性关节炎病变与IL-1、TNF-α密切相关，这可能是骨关节炎的发病机制之一。而KOA患者关节液中IL-6的含量不能直接反映出骨性关节炎的严重程度，但并节液中IL-6水平在诊断早期病变有一定的参考价值。

参考文献：

[1]Grassel S,Beckmann J,Rath B,et al.Expression profile of matrix metalloproteinase-2 and-9 and their endogenous tissue inhibitors in osteonecrotic femoral heads[J].Int J Mol Med,2010，26(1)：127-133.

[2]中华医学会骨科学分会.骨关节炎诊治指南(2007年版)[J].中华骨科杂志，2007，27(10)： 793-796.

[3]方锐，孟庆才，邓迎杰，等．膝骨关节炎患者血清和关节液中基质金属蛋白酶1，3、基质金属蛋白酶抑制剂1及白细胞介素1 含量与补肾通络方的干预[J]．中国组织工程研究与临床康复，2008，12(28)：5581-5585.

[4]周惠琼，张奉春，Rob K will.肿瘤坏死因子 和白细胞介素-1 对人骨关节炎软骨细胞蛋白聚糖代谢的影响[J]. 中华风湿病学杂志，2008，12(2)：83-87.

[5]Das SK.Farooqi A.Osteoarthritis[J]. Best Pract Res Clin Rheumatol，2008，22(4)：657-675.

[6]王玉彬，陈安民，郭风劲等.骨关节炎患者软骨组织中TNF- 、TGF- 、IL-6、IL-9的表达变化及意义[J].山东医药，2007，47(12)：11-12.

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