骨关节炎患者血清中1-磷酸鞘氨醇和基质金属蛋白酶3水平变化及临床意义*

崔国峰，武军龙，魏 戎，樊立宏，刘 丹，刘 焕，王坤正

1.郑州大学附属洛阳中心医院骨科(洛阳471009)；2.西安交通大学第二附属医院(西安710004)；3.西安市第五医院风湿免疫科(西安 710082)

骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种以关节软骨、软骨下骨变性、关节周围组织反应性增生及滑膜炎症反应为主要病变的关节退行性疾病，可导致关节痛、关节功能障碍等相关的临床症状[1]。经过多年的研究，OA的发病已取得了一定的进展，但OA的发病机制尚不清楚。1-磷酸鞘氨醇(S1P)是一种重要的脂质介质，主要是质膜鞘磷脂在鞘氨醇激酶催化下生成[2]。S1P主要的生物学作用包括：在细胞内通过传递信号通路，作为信使，又可通过靶向分泌作用，在细胞外和细胞表面的相应的细胞结合位点结合，最终完成调控细胞分泌，增殖、细胞聚集，完成免疫诱导调控机制[3-4]。具有水解酶特征因子的基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMPs)通过水解细胞基质发挥作用[5]，MMPs同时受细胞内外多种离子而发挥作用。研究表明MMPs在骨关节炎患者关节腔各种组织中都出现了表达的异常,MMPs可造成软骨下骨的骨吸收作用。破骨细胞分泌表达基质金属蛋白酶3(Matrix metalloproteinases 3,MMP3),作用靶点为软骨细胞，引起软骨的破坏和吸收[6-7]。相关文献报道[8-9]也表明MMP3在炎症性和退行性关节疾病的发生发展过程中的起着重要的作用。但是，仍然不清楚S1P与MMP3是如何作用于OA，两者是否相关,早期OA与晚期OA患者是否存在病理发病的一致性，由此本次研究深入探讨了S1P与MMP3在OA中的表达水平以及两者之间的关系，现报道如下。

对象与方法

1 研究对象 收集2016年1月至2017年7月郑州大学附属洛阳中心医院骨科和西安市第五医院风湿科68例 OA门诊及住院病例，其中男42例，女26例，平均年龄(61.47±6.86)岁。临床诊断OA患者，均符合2010年中华医学会风湿病学分会起草的《骨关节炎诊断及治疗指南》的诊断标准[10]，排除合并类风湿关节炎或其他骨关节系统疾病病史的患者。其中早期OA患者36例(OA诊断明确且病史少于等于2年)，晚期OA患者32例(OA诊断明确且关节炎病史大于2年)。另外选取同期来两院体检中心年龄匹配的72例作为正常对照组，其中男35例，女37例，平均年龄(62.39±7.48)岁，均签署知情同意书。早期OA组和晚期OA组患者与对照组的年龄、性别等一般资料方面比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究方案通过郑州大学附属洛阳中心医院、西安市第五医院伦理委员会同意。

2 实验方法 取受试者肘正中静脉血1.5 ml，3000 r/min离心10 min，分离上层血清，置-80℃保存用于测定血清S1P与MMP3的表达。ELISA测定血清S1P及MMP3水平，试剂盒购自于武汉博士德生物工程有限公司，操作均按说明书。

结 果

1 血清中S1P及MMP3的表达情况 早期、晚期OA患者S1P及MMP3的表达水平均明显高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 早期OA血清中S1P及MMP3表达水平

注：与对照组比较，*P<0.05；与晚期OA组比较，△P<0.05

2 血清S1P与MMP3相关性分析 分析测定所有受试者血清中S1P与MMP3水平的相关性(图1)，可以看出，S1P水平与MMP2呈显著正相关(r=0.740，P<0.01)。

图1 OA患者血清S1P与MMP3相关性分析

讨 论

OA是一种慢性退行性病变，以关节软骨基质降解，软骨周围骨质增生，骨赘形成等为基本特征。随着人口老龄化，OA已经成为极为常见的骨骼疾病，给众多患有OA的患者带来极大的不便。迄今为止骨关节炎的发病机制仍然不清，了解OA的发病机制才能对OA的治疗取得重大突破，这也成为现阶段国内外学者的研究热点。

S1P可以在许多类型细胞中产生，如血小板、红细胞和单核细胞。据报道，人血清中含有高浓度的S1P，其浓度在纳摩尔至微摩尔浓度之间[11]。S1P有多种功能，在细胞生长、细胞分化、存活、细胞迁移、免疫功能调节和血管生成中有重要作用[11-12]。Masuko等[13]研究发现S1P可能通过调节软骨细胞中的VEGF表达在OA的病理生理学中起独特的作用。相当多的实验证据现在也证明了S1P在骨代谢中的重要作用。破骨细胞分泌的S1P促进成骨细胞的增殖，存活和迁移[14]。因此，该分子可能在骨重建过程中作为骨吸收和形成之间的耦合因子，可能刺激骨形成。MMP3在关节软骨病变及慢性炎症性骨质代谢中具有重要的临床参考价值。在OA病人血清中，MMP3浓度明显升高，MMP3通过调控细胞生长因子，而发挥关节中骨与软骨组织吸收破坏和修复生长的作用[15]。研究表明，MMP3调控软骨蛋白聚糖并裂解核心蛋白，在OA中减低，从而发挥降解软骨基质，因诱导氨基葡聚糖承载碎片减少和消失，引起软骨细胞功能萎缩，和细胞功能的丢失。尽管S1P和MMP3在OA中起着重要作用，但是两者之间是否有关联，并且共同影响OA的发病，亟待证明。

本研究结果表明，早期OA患者血清S1P与MMP3 显著升高，提示S1P与MMP3参与了早期OA的发病，S1P与MMP3呈正相关，提示S1P高于正常对照组，推测S1P水平升高，可对MMP3的刺激作用明显增强，促进MMP3水平升高。同时在一些研究也报道了细胞中S1P在MMPs表达的潜在作用[16]，并且在这方面，有效的鞘氨醇激酶的抑制剂在关节炎疾病中可以阻止MMP表达，起到抗炎作用[17]。Ustyol等[18]研究发现S1P与MMP1和MMP3正相关，与本研究保持了一致。本研究发现晚期OA患者的血清中S1P与MMP3 也明显高于早期OA患者，提示晚期OA患者的骨破坏进程以及疾病的严重程度，与S1P和MMP3指标水平密切相关，反应了晚期OA中存在着信号传导异常增加和软骨破坏不断加剧的病理机制。

总之，本研究更进一步验证了S1P在早期OA发病中可以调控MMPs等免疫功能的网络。进一步了解S1P在细胞外基质中的作用可能为防治OA提供一个新方向。