S100A8/A9、CS-846、MMP3在膝关节骨性关节炎中的表达及临床意义*

王 腾，丁 洪，赵正明，胡华平，刘沪喆

(重庆两江新区第一人民医院骨科，重庆 401121)

膝关节骨性关节炎(KOA)是最常见的关节炎形式之一，主要特征为软骨损伤、骨赘形成和其他关节结构改变[1]。KOA是关节痛和肢体残疾的主要原因之一，给家庭和社会带来严重的经济负担[2]。KOA具体发病机制尚不明确，但有研究认为机体的慢性炎症在骨关节炎中发生、发展中起着重要作用。血清钙卫蛋白(S100A8/A9)由单核细胞、巨噬细胞和嗜中性粒细胞分泌产生，其通过与Toll样受体4(TLR4)和高级糖基化终产物受体(RAGE)受体结合来发挥其效应功能[3]。有研究表明，S100A8/A9在关节炎中呈现高表达，且与关节炎的放射损伤和疾病活动有关[4]。硫酸软骨素846(CS-846)是一种蛋白聚糖类合成相关的生物标志物，与关节代谢和损伤后的关节改变有关[5]。有报道称，CS-846是硫酸软骨素合成的标志物，与KOA患者的关节损伤程度有关[6]。基质金属蛋白酶3(MMP3)是由关节中的滑膜成纤维细胞和软骨细胞产生的蛋白酶。研究报道显示，类风湿关节炎患者的血清MMP3水平升高，疾病活动性与MMP3表达呈正相关[7]。目前，关于S100A8/A9、CS-846、MMP3在KOA患者中的研究较少。因此，本研究探讨S100A8/A9、CS-846、MMP3在KOA患者血清中的表达水平，评估其对KOA的预测及诊断价值。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2013年1月至2018年8月本科收治的KOA患者176例作为试验组。纳入标准：(1)均符合中华医学会制定的骨关节炎诊断标准中的KOA诊断标准[9]；(2)均为初次诊断；(3)均未接受任何药物或手术治疗。排除标准：(1)存在膝关节创伤、手术病史；(2)存在骨肿瘤、骨结核、骨质疏松等骨病者；(3)合并类风湿性关节炎等自身免疫性疾病者；(4)存在凝血功能异常或肝肾功能异常者。采用Kellgren-Lawrence(K-L)分级[8]对膝骨关节炎影像学严重程度进行评估：Ⅰ级，关节间隙可疑变窄，可能唇状增生；Ⅱ级，关节软骨存在明显的骨赘，关节间隙轻度变窄；Ⅲ级，关节软骨关节间隙中度变窄，软骨下骨出现硬化；Ⅳ级，关节软骨关节出现大量骨赘，关节间隙严重变窄，软骨下骨硬化及畸形明显。试验组中男95例，女81例；年龄52～81岁，平均(61.34±6.17)岁；Ⅱ级53例，Ⅲ级76例，Ⅳ级47例。另选取同期体检健康者80例作为对照组，其中男48例，女32例；年龄53～78岁，平均(62.55±4.81)岁。两组受试者年龄、性别相比，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究获医院伦理委员会批准，所有患者签署知情同意书。

1.2方法 抽取受试者空腹外周静脉血5 mL，3 000 r/min 离心10 min，分离血清，-70 ℃保存待测。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清S100A8/A9、CS-846、MMP3水平。S100A8/A9试剂盒购自美国Alpco公司，CS-846试剂盒购自武汉优尔生生物制品公司，MMP3试剂盒购自武汉博士德生物工程有限公司，所有操作均严格按照试剂盒说明书进行。根据西安大略麦克马斯特大学骨性关节炎调查量表(WOMAC)评估KOA患者膝关节功能。WOMAC 评分包括疼痛、僵硬、日常功能活动3个维度，得分越高说明病情越严重[10]。

2 结 果

2.1两组S100A8/A9、CS-846、MMP3水平比较 试验组患者的S100A8/A9、CS-846、MMP3水平高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组S100A8/A9、CS-846、MMP3水平比较

2.2试验组患者不同K-L分级S100A8/A9、CS-846、MMP3比较 试验组K-L分级Ⅳ级组患者的S100A8/A9、CS-846、MMP3水平分别高于Ⅲ级组、Ⅱ级组，Ⅲ级组患者的S100A8/A9、CS-846、MMP3水平高于Ⅱ级组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 试验组患者不同K-L分级S100A8/A9、CS-846、MMP3比较

2.3相关性分析 Pearson相关性分析显示，KOA患者的S100A8/A9、CS-846、MMP3水平与K-L分级呈正相关(P<0.05)，与WOMAC评分呈正相关(P<0.05)，见表3。

表3 S100A8/A9、CS-846、MMP3与K-L分级、WOMAC评分的相关性分析

2.4KOA患者S100A8/A9、CS-846、MMP3的ROC曲线分析 ROC曲线结果显示，S100A8/A9、CS-846、MMP3联合检测KOA的AUC为0.919，灵敏度和特异度分别为0.906和0.857。见表4。

表4 S100A8/A9、CS-846、MMP3对KOA的预测价值分析

3 讨 论

KOA作为中老年常见的关节疾病之一，可能是因长期活动、慢性劳损、肥胖导致的软骨损伤退变[11]。KOA特征为关节软骨破坏、骨代谢和滑膜炎症的改变。KOA最常见的症状是关节疼痛、僵硬和身体机能障碍，严重影响了患者的生活质量。因此，及时、有效地诊断和对症治疗对提高KOA患者的生存质量至关重要。

S100A8/A9作为一种蛋白质，主要在循环系统和存在炎症组织中的中性粒细胞和单核细胞、巨噬细胞中表达[12]。S100A8/A9不仅可通过结合TLR4和RAGE加速软骨基质的钙化和骨小梁的构建，调节钙离子吸收过程中的氧化还原反应，也可直接刺激破骨细胞活性[13]。S100A8/A9也通过刺激来自关节炎软骨细胞上调分解代谢标志物(如MMP1、MMP3、MMP9、MMP13，白细胞介素6、白细胞介素8和单核细胞趋化蛋白1)，并下调合成代谢标志物(聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原蛋白)，从而有利于软骨分解[14]，促进关节炎症的进展。有研究报道显示，血清S100A8/A9在骨关节炎中呈现高表达[15]。RUAN等[16]研究发现，S100A8/A9的血清水平变化与KOA患者的膝关节症状、软骨缺损和血清软骨降解酶升高呈正相关，S100A8/A9水平变化可能在KOA发生、发展中起作用。本研究结果发现，血清S100A8/A9在KOA患者表达水平高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。

CS-846是硫酸软骨素合成的标志物，与骨关节炎患者关节损伤的程度密切相关[17]。DOU 等[18]研究显示，KOA患者血清CS-846表达水平明显高于健康对照组，CS-846水平变化与KOA患者病情严重程度有关，可作为诊断KOA的预测指标之一。张军峰等[17]报道发现，血清CS-846与KOA患者的视觉模拟评分法(VAS)评分、关节间隙狭窄的严重程度有关，对早期KOA患者的诊断有预测价值。本研究ROC曲线分析结果表明，S100A8/A9、CS-846、MMP3的AUC均大于0.500，说明S100A8/A9、CS-846、MMP3对KOA的诊断具有一定预测价值。基质金属蛋白酶(MMP)由炎症细胞因子激活的软骨细胞和滑膜细胞分泌，并密切参与软骨破坏；MMP3除具有破坏软骨的作用外，还通过激活其他MMP，如MMP2和MMP9，促进关节软骨的降解[19]。在骨关节炎患者血清中，MMP3水平明显升高，MMP3可通过调控细胞生长因子，对关节中骨与软骨组织吸收破坏和修复生长具有促进作用。同时，MMP3作为软骨代谢和软骨下骨代谢的共同因子对KOA的发生、发展具有重要作用。有研究指出，MMP3在骨关节的炎症性和退行性病变中起重要作用[20]。崔国峰等[21]研究发现，骨关节炎早期患者的血清MMP3明显高于对照组，提示晚期骨关节炎患者更为明显。

本研究结果表明，KOA患者的K-L分级越高，血清S100A8/A9、CS-846、MMP3表达水平越高，说明S100A8/A9、CS-846、MMP3水平变化与KOA的严重程度有关。Pearson相关性分析结果显示，血清S100A8/A9、CS-846、MMP3与KOA患者WOMAC评分呈正相关，与RUAN等[16]研究报道一致。

4 结 论

综上所述，S100A8/A9、CS-846、MMP3在KOA患者表达水平升高，且与患者的病情严重程度有关。S100A8/A9、CS-846、MMP3水平变化对KOA的具有预测价值。