补充维生素D对膝关节骨关节炎的治疗效果Meta分析

张奎 王义会 黄军刚 刘洋 王文己*

1. 兰州大学第一临床医学院骨科, 甘肃 兰州 730000 2. 兰州大学护理学院外科护理学系, 甘肃 兰州 730000

膝关节骨关节炎(knee osteoarthritis, KOA)是一种常见的进行性和退化性肌肉骨骼疾病，占各类骨关节炎的83%[1]。虽然病情恶化多出现在50岁以后，但是近年研究发现该疾病发展呈现年轻化趋势[2]。据统计，全世界有2亿5 000万人受到KOA的困扰，在60岁年或以上人群中约13%的男性和10%的女性患有KOA[3]，而有近一半的患者会因进一步恶化而接受膝关节置换手术[4]，这大大降低了患者的生活质量，直接和间接增加了患者的经济负担[5]。目前，还没有能预防KOA发生的方法、改变或逆转病情进展的药物，大多数措施只是局限在控制患者症状，改善关节功能层面[6]。因此，找到预防KOA的发生、逆转患者病情进展的治疗措施显得至关重要。许多营养补充剂已被用于治疗症状明显的KOA患者，但无法提供良好的研究数据以支持其治疗的有效性和安全性。据报道，在KOA患者中补充维生素D可能是一个可行且具有低成本效益的控制症状和诱导结构改善的方法[7]。

然而迄今为止，国内还没有基于随机临床试验的Meta分析来评估补充维生素D对膝关节骨性关节炎的影响，因此我们对合格的随机对照试验进行Meta分析以评估疗效。

1 材料和方法

1.1 文献检索与研究选择

计算机检索The Cochrane Library、PubMed、中国知网、中国生物医学数据库与万方数据库，搜集补充维生素D治疗膝关节骨关节炎影响的临床随机对照试验，检索时间为建库至 2017年10月。根据不同的数据库，采取主题词+自由词检索相结合的方式。中文检索式：(“膝关节炎”OR“膝关节骨关节炎”OR“骨关节炎”) AND(“维生素D”OR“骨化醇”OR“维生素D3”); 英文检索式 (“osteoarthritis, knee"[MeSH Terms] OR(“osteoarthritis"[All Fields]OR“knee”[All Fields])OR“knee osteoarthritis”[All Fields] OR (“knee"[All Fields] OR“osteoarthritis"[All Fields])) AND((“vitamin D"[MeSH Terms]OR“vitamin D"[All Fields]OR“Cholecalciferol”[MeSH Terms]OR“Cholecalciferol”[All Fields]OR“ergocalciferols"[MeSH Terms]OR“Ergocalciferols”[All Fields])。

1.2 纳入标准和排除标准

纳入标准：①研究设计：随机对照实验；②人群：有症状的膝关节骨关节炎患者；③干预措施：补充维生素D；;④对照组：安慰剂治疗；⑤结果测量：采用膝关节骨关节炎指数评估量表(WOMAC)为疗效指标，胫骨软骨体积、关节间隙宽度作为主要的测量结果，血清维生素D水平和不良反应作为次要的测量结果。排除标准：①综述、病案报告、队列研究、横断面研究、会议摘要、信函等形式的文献；②观察性研究随访时间少于六个月的研究；③动物性实验研究。

1.3 数据提取

数据提取由两个研究者根据设计的数据提取表分别独立收集数据，由第三研究者检查核对所提取的信息。提取信息包括：标题、出版年份、第一作者、国家(或地区)、样本量、平均年龄、血清25(OH)D水平、干预计量及给药途径、随访时间、补充维生素D组和安慰剂组的患者数、均值和标准差、风险偏倚情况、主要结果。

1.4 风险偏移评估

由两位研究者分别独立进行文献质量评价，采用RevMan 5.3风险偏移评估工具进行评估，决策标准包括：随机产生形成，分配隐藏，盲法，数据结果完整性，选择性报告，其他偏移。

1.5 统计分析

采用 Cochrane 协作网的Review manager 5. 3软件进行Meta 分析。合并效应量对于单位不一样表示同一结果的采用标准平方差(standardized mean difference,SMD)及其 95%CI，否则采用加权平均差(weighted mean difference, WMD)表示。计算I2以检验不同研究之间的异质性，若各研究结果间无统计学和临床异质性(P>0.1，I2<50%)，则采用固定效应模型(fixed effect)进行 Meta 分析；若各研究结果间有中等或以上统计学异质性但无临床异质性(P≤0.1，I2≥50%)，则进行亚组分析。通过逐个剔除单个研究进行敏感性分析。

2 结果

2.1 研究选择与特点

纳入文献的检索流程图见图1，文献检索产生962篇，查重、剔除题目差异后获得170篇，剩下的查看摘要和全文，最终纳入5篇膝关节文献[8-12]，排除不符合纳入标准的一篇文献后[12]，最终进行Meta分析。

2.2 研究描述

所有研究对象的一般情况见表1。这些研究中国家分布情况有美国和英国[9, 11]，中国[10]，印度[8]，在所有的研究中都按照美国风湿病学会(ACR)诊断标准的基础上进行分组。在纳入实验研究中补充维生素D的每日剂量差异较大，其范围从800 IU到60000 IU。年龄、性别比例、身体质量指数和血清维生素D水平实验组和对照组之间无差异。纳入研究的基本特征见表2。

图1 文献筛选流程图及结果Fig.1 Selection of studies for inclusion in the meta-analysis

表1 纳入研究基本信息Table 1 Basic information included in the studies

表2 纳入研究基本特征Table 2 Basic features of the included studies

2.3 风险偏倚评估

纳入文献质量评价结果见图2。纳入研究的评定质量包括WOMAC疼痛、刚度、功能、胫骨软骨体积变化、关节间隙大小、血清维生素D的水平和不良反应。所有纳入研究皆为高质量研究，发生偏移风险极低。

图2 纳入研究风险偏移情况Fig.2 Assessment of risk of bias among included studies

2.4 干预的影响

由于纳入的研究采用了不同的WOMAC疼痛评分范围评价膝关节疼痛程度，故采用SMD来评估实验结果的影响大小。补充维生素D对膝关节骨关节炎的联合作用如图3-图5所示。虽然补充维生素D对缓解膝关节疼痛具有统计学意义[SMD=-0.32,95%CI: (-0.63，-0.02)]，但根据WOMAC疼痛评分显示对疼痛改善程度小，同时纳入研究对象存在明显的异质性 (P=0.0007,I2=82%)；在关节结构的改善方面，根据合并结果表明，补充维生素D对胫骨软骨体积无影响[SMD=0.12, 95%CI:(-0.05，0.29)]；在关节间隙结构改善的合并研究对象中存在中度的异质性(P=0.12，I2=59%)。

2.4.1敏感性分析：依次逐一剔除单个研究行敏感性分析，结果显示异质性未发生明显改变，合并效应量仍均具有统计学意义，表明本次研究结果稳健性较好。

2.4.2亚组分析：如图3所示，在亚组分析中，无论低25(OH)D水平[SMD=-0.57, 95%CI: (-1.41，0.27)]研究对象或高25(OH)D水平为[SMD=-0.12, 95%CI:(-0.28，0.04)]研究对象中补充维生素D对膝关节疼痛都没有显著影响。

图3 补充维生素D对WOMAC疼痛的影响Fig.3 Vitamin D supplementation for knee osteoarthritis pain

图4 补充维生素D对胫骨关节软骨的影响Fig.4 Vitamin D supplementation for tibial cartilage volume progression in knee osteoarthritis

图5 补充维生素D对关节间隙的影响Fig.5 Vitamin D supplementation for joint space width progression in knee osteoarthritis

2.4.3发表偏倚：由于研究数量少，我们没有对发表偏倚进行统计检验，因测试的效应结果太低，故无法体现结果的发表偏倚情况。

3 讨论

骨关节炎的特征是软骨逐渐丧失，而维生素D已被证明能减少软骨的退化[13, 14]。血清维生素D水平与KOA之间的潜在联系可能通过对软骨代谢、骨代谢或两者的影响而发生[14]。研究表明，维生素D缺乏是许多疾病发生发展(如膝关节骨关节炎，腰椎间盘突出等)的影响因素[15, 16]。然而以往的研究结果存在较大争议，未得出统一的结论。

在几个高质量流行病学研究报告中，低血清维生素D水平与KOA发生和发展存在密切的关系[17-19]。然而有些研究却得出相反的结论[20-23]。出现不同结果可能是由于这些研究设计、研究方法、患者特点的不同对结果产生一定的差异。

观察性研究表明补充维生素D在治疗KOA方面存在潜在益处。最近的一项荟萃分析显示，低维生素D水平与膝关节间隙变窄和进行性KOA之间有显著的联系[24]。同时低水平的维生素D(<10 ng/mL)会增加KOA患病率以及其疾病进展的风险[25]；大量队列研究的证据表明，血清维生素D水平是膝关节疼痛进展的独立预测因子[26, 27]。然而，观察性研究受到环境和人群因素差异的影响，如体力活动、饮食和阳光照射等[27]。

虽然临床随机对照试验也已对补充维生素D对膝骨关节炎的影响进行研究，但是结果却存在较大争议[6, 8-10]。其中一项临床随机对照实验已报道称补充维生素D能明显改善KOA患者病情[6]。同时韩国权威卫生研究机构称补充足量的维生素D可能是预防中老年KOA患者病情发展的重要手段[28]。Wang等[29]通过一项随机随机对照实验发现补充维生素D有利于延缓KOA患者渗出性滑膜炎的进展。然而，在另一项实验研究中[30]，当把体重指数纳入影响因子共同研究时发现低水平的维生素D对KOA患者的影响作用甚微。大多数的试验表明，补充维生素D并不能改善膝关节疼痛或软骨体积的变化[8-10]。

相对于流行病学研究和观察性研究而言，本次纳入的临床随机对照实验研究结果更加可靠。首先，我们纳入的研究是基于高质量的随机、双盲、安慰剂临床随机对照试验。这类研究的优势在于其能平衡组间混杂因素，减少方法学和临床结果偏倚。其次，我们系统全面的进行会议、摘要、临床试验等内容多个数据库文献检索，这减少发表偏倚的风险。

在本次Meta分析结果中，虽然补充维生素D对KOA患者疼痛的影响有统计学意义，但是我们根据Bliddal等[31]所提出的对疼痛缓解程度转换成百分比的方法评估疗效时，我们发现补充维生素D对骨关节炎患者疼痛改善程度未超过10%。因此，疼痛轻微的改善可能缺乏临床意义。此外，亚组分析表明，无论补充维生素D量的多少，对疼痛缓解的差异皆没有统计学意义。但是我们也不能排除亚组分析因纳入研究所限而不能得出科学的结论的可能。本次纳入实验研究所得结论大多数支持补充维生素D对膝关节无明显影响[9-11]。但有一项研究除外，该研究显示补充维生素D对KOA的治疗作用小但有统计学意义[8]。在这项研究中得出积极结果的合理理由可能是该实验结果只有在本身就缺乏维生素D的研究KOA对象中补充维生素D治疗后才会对KOA起作用[8]。其他试验的阴性结果可能是因为他们研究对象没有维生素D缺乏的患者，因此不需要额外的补充[32]。关于补充维生素D对膝关节结构进展变化的合并效应与先前的试验一致[9-11]。一项来自美国波士顿的相似研究结果也表明，血清维生素D水平与膝关节骨性关节炎关节间隙或软骨丢失的风险无关[21]。

然而，我们的系统评价也存在一定不足，因此在解释结果时必须考虑到这些局限性：①异质性。异质性可能由于临床研究方法和纳入研究个体存在差异引起。例如，纳入研究基线血清25(OH)D水平不同。应该指出的是，根据不同水平的血清25(OH)D亚组分析得出患者补充维生素D对KOA患者疼痛影响无统计学意义；②正如所有的Meta分析一样，发表偏倚的可能性不能排除。尽管我们进行了全面的检索，同时我们没能找到所有现有的灰色文献和未公开的信息；③汇总分析软骨体积、关节间隙宽度以及亚组分析都是基于一个有限数量的研究，从而限制了统计学效能；④原始研究中的随访时间不同，不同的随访时间可能会对干预后实验结果产生一定差异；⑤用于计算软骨体积和关节间隙宽度所选用的测量仪器是不同的，这导致测量结果存在数值和计量单位的差异。然而，我们已经使用了SMD值评价消除因不同的测量仪器所造成的影响；⑥因为资源有限，我们没有获得纳入研究对象原始数据，只能通过纳入研究的实验汇总来获得患者基本情况。

总之，虽然我们的研究表明补充维生素D对KOA患者的WOMAC疼痛有效，但其效应无临床意义。Meta分析结果不支持对膝OA患者补充维生素D治疗。因此一些现有的临床指南提出KOA患者补充维生素D的建议可能需要重新慎重考虑。目前，缺乏强有力的证据来支持补充维生素D在KOA患者中能对病情起到根本性作用。因此，在以后的临床研究中还应该进行更精心化设计的、更高质量的、样本量更大的、更长随访时间的临床随机对照试验，以进一步明确补充维生素D对膝关节骨关节炎患者病情的影响。