创伤性关节炎患者关节液中的VIP、SOD、NO、CXCL12水平变化及其意义

王道煌 陈鹏 颜约军 郑衍

创伤性关节炎由创伤引起，临床表现主要为关节地疼痛与运动的功能障碍，病理变化主要为继发性地关节软骨增生与硬化及关节软骨地退化与变性，任何年龄阶段均可发病［1］。相关文献［2⁃3］提示骨关节炎发病过程中炎性因子具有重要的参与作用，因而关节液中炎性细胞因子表达及其对创伤性关节炎发生、发展进程均具有研究价值。血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）主要存在于软骨及骨等各种组织，研究［4］提示VIP 具有改善大鼠关节炎症、抑制软骨和骨破坏的作用。趋化因子12（chemokine⁃12，CXCL12）在炎症时存在异常表达并可能参与了骨关节炎的发生、发展过程［5］。本研究深入探讨了创伤性膝关节炎患者关节液中VIP、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、一氧化氮（nitric oxide，NO）、CXCL12 水平变化及其意义，现汇报如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取屯昌县人民医院骨科2018年3月至2020年12月诊治的120 例创伤性膝关节炎患者（病例组）、60 例因外伤需要实施膝关节韧带手术的患者作为对照组。病例组，男65 例、女55 例，年龄27～75 岁，平均（53.20±15.00）岁，其中左膝60 例、右膝60 例，据X 线检查结果进行K⁃L 分级：1 级33 例、2 级41 例、3 级35 例、4 级11 例。对照组，男35 例、女25 例，年龄23～72 岁，平均（52.00±13.70）岁，其中左膝33 例、右膝27 例。两组患者年龄、性别、患侧分布比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。

纳入标准：①创伤性膝关节炎患者诊断标准参考《骨关节炎诊治指南》（2014 版）、美国风湿病协会制定的标准［6］；②患者年龄范围19～75 岁；③具有患侧膝关节外伤病史；④对照组患者均为受伤后2 周以内的患者，需要实施韧带修复手术，无膝关节损伤；⑤均在本院接受关节镜下膝关节清理手术；⑥所有患者及家属均知情同意；⑦本研究符合相关医学伦理规定。排除标准：①骨肿瘤疾病、骨结核；②合并心肝肾疾病；③伴有精神及认知功能障碍；④伴有病毒感染、全身感染性疾病；⑤伴有其他系统的重大疾病。

1.2 指标检测方法

患者平卧位屈膝90℃，穿刺点取内、外侧膝眼，消毒铺巾，7 号穿刺针抽取1 mL 关节液；酶联免疫吸附法（ELISA）检测关节液VIP、CXCL12 水平；硝酸还原酶法检测NO 水平；化学比色法检测SOD 水平。

1.3 膝关节功能评价

对比两组患者治疗前、治疗后1 个月的美国西部Ontario 和Mcmaster 大学骨关节炎指数评分（Osteoarthritis Index scores of Ontario and Mcmas⁃ter Universities in the western United States，WOMAC）［7］的变化，该量表主要包括疼痛、僵硬、关节功能三项内容，共计24 个项目，总分越高表示患者的病情越严重。

1.4 统计学方法

统计软件采用SPSS 16.0 版本。计量资料采用（±s）表示，两组间比较采用t检验；计数资料用n（%）表示，用χ2检验；相关性分析采用Pearson 线性相关分析法；以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组关节液中的实验室指标比较

病例组的关节液中VIP、NO、CXCL12 高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），病例组的关节液中SOD 低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

表1 两组关节液中的实验室指标比较（±s）Table 1 Comparison of laboratory parameters in synovial fluid between 2 groups（±s）

表1 两组关节液中的实验室指标比较（±s）Table 1 Comparison of laboratory parameters in synovial fluid between 2 groups（±s）

组别病例组对照组t 值P 值n 120 60 VIP（pg/mL）390.51±120.62 277.62±83.02 6.516 0.000 SOD（mIU/L）122.01±28.43 173.81±31.02-11.186 0.000 NO（μmol/L）16.41±4.18 5.20±1.76 19.888 0.000 CXCL12（ng/mL）7.30±2.11 3.81±0.77 12.392 0.000

2.2 不同K⁃L 分级的病例组患者关节液中的实验室指标比较

K⁃L 低分级（1 级～2 级）患者的关节液中VIP、NO、CXCL12 低于K⁃L 高分级（3 级～4 级）患者（P<0.05），K⁃L 低分级（1 级～2 级）患者关节液中SOD高于K⁃L 高分级（3 级～4 级），差异均有统计学意义（P<0.05）。见表2。

表2 不同K⁃L 分级的病例组患者关节液中的实验室指标比较（±s）Table 2 Comparison of laboratory indexes in synovial fluid of patients with different K⁃L grades（±s）

表2 不同K⁃L 分级的病例组患者关节液中的实验室指标比较（±s）Table 2 Comparison of laboratory indexes in synovial fluid of patients with different K⁃L grades（±s）

K⁃L 分级1 级～2 级3 级～4 级t 值P 值n 74 46 VIP（pg/mL）342.81±113.82 467.23±106.41 5.969 0.000 SOD（mIU/L）131.72±27.21 106.43±26.52 5.003 0.000 NO（μmol/L）12.01±4.11 23.49±3.90 15.167 0.000 CXCL12（ng/mL）5.64±1.88 9.97±2.06 11.823 0.000

2.3 病例组患者治疗前后膝关节功能评价

治疗后，创伤性膝关节炎患者关节液中的疼痛、僵硬、关节功能、WOMAC 评分均较治疗前显著的降低，差异有统计学意义（P<0.05）。见表3。

表3 病例组患者治疗前后膝关节功能评价（±s，分）Table 3 evaluation of knee joint function in case group before and after treatment（±s，points）

表3 病例组患者治疗前后膝关节功能评价（±s，分）Table 3 evaluation of knee joint function in case group before and after treatment（±s，points）

时间治疗前治疗后t 值P 值n 120 120疼痛14.84±5.11 4.20±0.88 22.478 0.000僵硬3.67±1.20 0.89±0.41 24.015 0.000关节功能42.85±10.57 11.72±2.94 31.082 0.000总分61.36±15.29 16.81±4.22 30.767 0.000

2.4 病例组患者治疗前膝关节功能评分与关节液中VIP、NO、CXCL12、SOD 的相关性

经线性相关分析，创伤性膝关节炎患者关节液VIP（r=0.574）、NO（r=0.339）、CXCL12（r=0.620）与WOMAC 评分呈显著正相关性（P<0.05）；SOD（r=-0.481）与WOMAC 评分呈显著的负相关关系（P<0.05）。

3 讨论

近年来由于人们运动方式及生活水平的提高，意外损伤及运动损伤的机会逐渐升高，创伤性关节炎的发病率也呈明显上升趋势［8］。但截至目前，关于创伤性关节炎的发病机制仍存在争议，临床医师对创伤性关节炎病变进展缺乏准确的预测性，临床早期诊断较难并缺乏特异性的有效干预措施。

本研究结果显示病例组的关节液中VIP、NO、CXCL12 高于对照组，病例组的关节液中SOD 低于对照组。上述结果说明创伤性关节炎患者中存在VIP、NO、CXCL12 及SOD 的异常表达。NO、SOD等活性自由基具有调控氨基酸、胶原蛋白脂链的一级结构的作用，使软骨组织出现炎症变性，进而损伤关节软骨［13］。可能是由于关节软骨基质的降解过程具有多种炎性细胞因子参与，关节组织的代谢产物与关节滑液的组分具有一致性，进而加重关节软骨的破坏［9⁃12］。因而，关节液中生物标记物的检测可能成为创伤性骨关节特异性诊断的方法，探寻可靠、有价值的生物标记物可能成为一种早于影像学监测创伤性关节炎进展的重要方法。

不同K⁃L 分级患者关节液指标比较发现K⁃L分级（1 级～2 级）患者的关节液中VIP、NO、CXCL12 低于（3 级～4 级）患者，K⁃L 分级（1 级～2级）患者关节液中SOD 高于（3 级～4 级）。上述结果说明更高分级的创伤性关节炎关节液中VIP、NO、CXCL12 较低，但自由基SOD 活性更高，提示存在较高炎症反应应激状态［13］。CXCL12 激活相关活化蛋白激酶通路诱导环氧合酶⁃2 、软骨细胞基质金属蛋白酶⁃13 等因子的表达，诱发关节炎生物学改变［14］。VIP 可以抑制基质金属蛋白酶的表达，以及抑制趋化因子介导的白细胞迁移和抑制炎症细胞的增殖［15］，进而保护关节组织，因而更高K⁃L 分级的关节炎患者VIP 水平较低。在关节炎症反应的刺激下NO 与超氧自由基反应生成亚硝酸根离子，进而加剧严重炎症反应，增强相关炎症递质对关节软骨的降解，加重病情［16］。

相关性研究发现创伤性膝关节炎患者关节液VIP、NO、CXCL12 与WOMAC 评分呈显著正相关性；SOD 与WOMAC 评分呈显著的负相关关系。该结果说明创伤性关节炎与VIP、SOD、NO、CXCL12水平与患者膝关节功能、膝关节病变程度有关，临床可通过评估上述因子水平对疾病进展及治疗效果。此外，该结果也说明VIP、NO、CXCL12 可作为创伤性关节炎的保护性因素，局部注射上述因子可能有助于缓解创伤性关节炎的进展。

综上所述，创伤性关节炎患者关节液中的VIP、SOD、NO、CXCL12 水平与患者膝关节功能、膝关节病变程度有关。