引用本文： 吴晓惠, 唐流刚, 王标, 刘太, 赵琛, 余文景, 李敏. 滑液尿酸及白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α与膝骨关节炎相关性研究. 华西医学, 2015, 30(10): 1862-1865. doi: 10.7507/1002-0179.20150535 复制
膝骨关节炎是中老年人的常见关节疾患，以伴进行性的膝关节软骨破坏及关节边缘和软骨下骨质反应性改变为特点，其发病机制尚不清[1-2]。临床上可出现膝关节疼痛、活动受限和关节畸形等症状。随着社会老龄化的发展，膝骨关节炎已经成为造成老年人群残疾的第二大因素，探讨其发生发展的因素，是当前研究的热点所在。尤其是近年来越发认为膝骨关节炎是一种全身性、炎症性、代谢性的全关节疾病，其病变部位不单纯在关节软骨，部分可表现为滑膜、韧带、附着点病变。有研究提示炎症因子白细胞介素（IL）-1β、IL-6、肿瘤坏死因子（TNF）-α在膝骨关节炎的炎性进展中发挥作用[3]。而滑液尿酸水平一直被认为是痛风性关节炎的致病因素，并在关节腔内炎性进展和骨质重塑中发挥作用。而在骨关节炎中，尤其是伴有滑膜炎的骨关节炎中，也存在滑液尿酸水平的升高现象[4]。其升高的滑液尿酸是否有助于诱发炎性因子的产生，并逐步导致膝骨关节炎骨质的改变，发生类似于痛风性关节炎的尿酸致病的病理过程，这有待于进一步证实。本研究拟通过对滑液尿酸、炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α与膝骨关节炎患者临床资料进行相关性分析，探讨上述指标是否在膝骨关节炎的炎性进展中发挥作用。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集我院2013年1月－12月风湿科住院部收治的膝骨关节炎患者130例，其中男27例，女103例；年龄41～88岁，平均（62.2±13.1）岁；病程（4.4±2.8）年；均符合2010年中华医学会风湿病学分会制订的膝骨关节炎诊断标准[1]。在充分知情同意后纳入，操作流程符合我院人体试验委员会伦理审核标准，其中女性患者均为绝经后女性。同期纳入痛风性关节炎患者30例，其中男27例，女3例；年龄31～67岁，平均（43.3±13.1）岁；病程（4.1±2.7）年。因疾病自身特点，两组患者在年龄、性别上差异有统计学意义（P＜0.05），但因尿酸水平主要受性别因素影响[5]，而骨关节炎组纳入女性患者均为绝经后女性，其正常参考值与男性一致，故因性别所致的尿酸水平差异的影响可以忽略[6]，因此两组仍有可比较性。本研究采用了回顾性研究方案。排除不能坚持随访，不伴有关节积液的患者。
1.2 方法
1.2.1 膝骨关节炎组
① 收集人口学资料，包括：性别、年龄、病程。② 患者行膝关节X线检查[3]，采用我院Philips Digital Diagnost数字化X线摄影系统，拍摄膝关节正侧位片，并由专人行X线测算评分。A. 膝关节狭窄度判读标准：根据患膝关节正位X线测定膝关节正位片胫股间隙距离（分别选取内外髁间棘、内外股骨髁最内外侧点、髁间棘与内外髁最外侧点之中点处分别测量其距离，后取三者平均值），分别记录为内、外侧关节间隙宽度值，并取其平均值。B. 膝关节骨质增生程度评分：根据sharp评分[7]思想，将膝关节正位X线片分为8个区域，并记录存在骨质增生区域个数为分数（1个区域记1分，2个区域为2分，如此递增，左右膝区域标注为镜像关系）。③ 记录患者西安大略和McMaster大学骨关节炎指数（WOMAC）评分值：此评分是根据患者相关症状及体征评估其膝关节炎的严重程度及其疗效。分为疼痛、僵硬、关节功能三大方面来进行膝关节的结构和功能评估，总共24个项目，其中疼痛包括5个项目，僵硬包括2个项目，关节功能包括17个项目，分值越高提示关节炎程度越严重。④ 记录夜间痛觉，采用视觉模拟评分法（VAS）：在纸上面划1条10 cm的横线，横线的一端为0，表示无痛；另一端为10，表示剧痛；中间部分表示不同程度的疼痛。让患者根据自我感觉在横线上划一记号，表示疼痛程度。
1.2.2 痛风性关节炎组
获取痛风性关节炎组患者的血清及滑液标本，记录其人口学基本资料，包括性别、年龄、病程。
1.2.3 标本采集与处理
两组患者分别采集血清5 mL和滑液2 mL，分别行液相色谱法行尿酸测定，其中血清-滑液尿酸梯度采用血清尿酸值与滑液尿酸差值表示，该差值可反映腔隙与血管内尿酸浓度差异，造成其差异的原因除与浓度高低渗透压有关外，亦与关节滑膜细胞主动分泌有关，可更好地反映关节腔内的pH值环境及炎性程度[4]；全自动生物化学仪（美国贝克曼-库尔特）酶法测定血清肌酐、酶联免疫吸附试验（ELISA）试剂盒（上海酶联生物科技公司）测定IL-1β、IL-6、TNF-α，C反应蛋白（CRP）测定、全血1 mL行魏氏法行红细胞沉降率（ESR）值测定。
1.3 统计学方法
采用SPSS 10.0软件统计。数据以均数±标准差表示，正态分布计量资料采用t或t'检验，不符合正态分布则选用秩和检验；计数资料采用例数和百分比表示，采用χ2检验及Spearman相关性检验。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 两组患者的尿酸与炎症因子比较
膝骨关节炎组血清及滑液的尿酸水平低于痛风性关节炎组（P＜0.001）。在IL-6表达水平的比较上，膝骨关节炎组与痛风性关节炎组在血清及滑液上的比较差异有统计学意义（P＜0.001）；在TNF-α表达水平的比较上，膝骨关节炎组与痛风性关节炎组在血清及滑液的差异有统计学意义（P＜0.05）；而在IL-1β比较中，两组在血清及滑液上的比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 1。
表1
膝骨关节炎和痛风性关节炎血清和滑液中尿酸及炎症因子水平比较（2.2 膝骨关节炎组血清及滑液尿酸水平与临床指标和炎症指标的相关性
血清尿酸与血肌酐[（71.3±17.4）μmol/L]呈正相关（r=0.41，P=0.035）；滑液尿酸与血肌酐、狭窄度评分[（2.4±1.3）分]、增生度评分[（4.7±3.6）分]均呈正相关（r=0.30，P=0.041；r=0.31，P=0.037；r=0.38，P=0.027）；血清-滑液尿酸梯度与夜间痛觉[（6.7±1.5）分]呈正相关（r=0.34，P=0.031）；滑液IL-1β与狭窄度评分、增生度评分呈正相关（r=0.39，P=0.023；r=0.34，P=0.034）。滑液IL-6与狭窄度评分、增生度评分（r=0.37，P=0.032；r=0.33，P=0.029）呈正相关。其余指标未见明显相关性，见表 2。
表2
膝骨关节炎组尿酸及炎症因子与临床指标的相关系数
2.3 膝骨关节炎组尿酸与炎症因子相关性分析
膝骨关节炎组内滑液尿酸与滑液IL-1β呈正相关（r=0.26，P=0.003）；滑液尿酸与滑液IL-6呈正相关（r=0.21，P=0.016）；血清尿酸与血清IL-6呈正相关（r=0.28，P=0.041）。其余指标未见明显相关性，见表 3。
表3
膝骨关节炎组尿酸与血清及滑液炎症因子的相关系数
3 讨论
膝骨关节炎是一种主要累及膝关节的慢性退行性疾病，其典型的病理特征为关节软骨进行性退变、软骨下骨骨质硬化。临床上以关节疼痛、肿胀、活动受限、关节畸形等为主要表现。膝骨关节炎病因复杂，至今仍不完全清楚，导致膝骨关节炎发病的可能因素包括年龄、肥胖、过度负重及创伤等。此外，膝骨关节炎的疼痛并不完全是局部病变造成的，它与神经病学、炎症机制、心理因素等有关[2]。近年来研究认为，膝骨关节炎为一种全身性疾病、全关节疾病，其异质性很强。其中关节局部免疫性炎症反应是膝骨关节炎发生发展的主要机制，滑膜细胞和炎性细胞分泌的炎性细胞因子，如IL-18、IL-1β、IL-6等参与了膝骨关节炎的病理损伤过程[3, 8]。其中滑膜炎改变是其急性加重期的重要表现之一，了解炎症因子及滑液尿酸水平是否有助于滑膜炎发生，并加重骨关节损害，则是本研究的目的所在。
本研究选取痛风性关节炎做基本资料及炎症因子比较，是因为围绕尿酸研究一直着力于痛风性关节炎中，比较膝骨关节炎组患者血清及滑液尿酸与痛风性关节炎差值及炎症水平差值，可以更好地理解尿酸及炎症因素在膝骨关节炎中的地位，通过比较两组数据可见痛风性关节炎组的血清及滑液尿酸水平、血清及滑液IL-6、TNF-α均高于膝骨关节炎组，这与膝骨关节炎为一种低炎症活动度性关节炎有关。另在血清及滑液IL-1β比较中，两者无明显差异，考虑为IL-1β在痛风性关节炎、膝骨关节炎中均是主要发病环节和致炎因子所致[9]。
另本研究发现，滑液中IL-1β、IL-6与关节狭窄度积分、增生度积分呈正相关，这提示滑液局部炎性水平升高，对促进关节软骨破坏，加重骨质损伤有关。结合近年来研究认为膝骨关节炎虽然病因复杂，但其炎症特征并未全部体现，造成膝骨关节炎的疼痛可能归因于局部由软骨产生的炎性介质，而全身炎性反应轻微甚或缺如，这就是所谓的沉默炎症[2, 10]，但关节内部，尤其是滑液内炎症因子的轻度升高却与膝骨关节炎的骨质改变明显相关，而其中IL-1β、IL-6等是最主要炎症因子[11-12]。此外IL-1β还可通过人软骨细胞中IL-6的介导蛋白抑制前列腺素的合成，也可以通过内源性一氧化氮的介导抑制前列腺素的合成及软骨细胞的增生[3, 13]。而本研究的这一结论也与王洪等[8]研究一致。
结合本研究在对滑液尿酸与膝骨关节炎的相关分析中，我们发现滑液尿酸与关节狭窄度积分、关节骨质增生度积分呈正相关，这与张薇等[14]研究结论一致，这说明我们一直以来大量的研究集中阐明了尿酸导致痛风性关节炎发生的机制，而忽略了滑液尿酸在膝骨关节炎的炎性进展中可能的作用，而近年来有研究提示尿酸可能亦参与了膝骨关节炎的病理过程，滑液尿酸水平可作为膝骨关节炎的严重度的指标。有研究报道39%的膝骨关节炎血清尿酸水平较正常人群偏高，其分析认为在膝骨关节炎患者中，滑液尿酸亦可激活人源重组蛋白3（NLRP3）炎性体分泌IL-18、IL-1等炎症因子，从而造成膝骨关节炎的炎性损伤，并进一步导致骨质增生，关节间隙变窄，这已被关节影像学证实[4, 14-15]。另本研究发现血清-滑液尿酸浓度差与夜间痛有关，与Jin 等[15]文献结果一致，这提示血清-滑液尿酸浓度梯度的改变，亦可造成膝骨关节炎患者急性炎性加重。
另在尿酸水平与炎症因子的相关性比较中可见，本研究发现滑液尿酸与滑液IL-1β、IL-6呈正相关，这与尿酸可导致NLRP3炎性体的活化，并进一步促进IL-1β、IL-6、IL-18分泌有关，进一步证实了滑液尿酸可作为炎症因子诱导剂的作用存在，而促进关节内炎性体的生成，从而诱发下游的炎症因子释放，进一步激活骨代谢免疫的发生，从而导致骨质重塑与改变，而由于膝骨关节炎患者滑液尿酸浓度和血清-滑液尿酸浓度梯度值均低于痛风性关节炎患者，故诱发的NLPR3炎性体的活化能力和水平弱于痛风性关节炎，故而表现为炎症沉默或低炎症水平状态。另本研究提示血清IL-6与血尿酸呈正相关，尚缺乏相关依据解释，不排除样本量不足所致的假阳性可能，有待大样本的统计学分析。
总之，滑液尿酸及IL-1β、IL-6在膝骨关节炎患者的炎性进展与骨质重塑中发挥作用。
膝骨关节炎是中老年人的常见关节疾患，以伴进行性的膝关节软骨破坏及关节边缘和软骨下骨质反应性改变为特点，其发病机制尚不清[1-2]。临床上可出现膝关节疼痛、活动受限和关节畸形等症状。随着社会老龄化的发展，膝骨关节炎已经成为造成老年人群残疾的第二大因素，探讨其发生发展的因素，是当前研究的热点所在。尤其是近年来越发认为膝骨关节炎是一种全身性、炎症性、代谢性的全关节疾病，其病变部位不单纯在关节软骨，部分可表现为滑膜、韧带、附着点病变。有研究提示炎症因子白细胞介素（IL）-1β、IL-6、肿瘤坏死因子（TNF）-α在膝骨关节炎的炎性进展中发挥作用[3]。而滑液尿酸水平一直被认为是痛风性关节炎的致病因素，并在关节腔内炎性进展和骨质重塑中发挥作用。而在骨关节炎中，尤其是伴有滑膜炎的骨关节炎中，也存在滑液尿酸水平的升高现象[4]。其升高的滑液尿酸是否有助于诱发炎性因子的产生，并逐步导致膝骨关节炎骨质的改变，发生类似于痛风性关节炎的尿酸致病的病理过程，这有待于进一步证实。本研究拟通过对滑液尿酸、炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α与膝骨关节炎患者临床资料进行相关性分析，探讨上述指标是否在膝骨关节炎的炎性进展中发挥作用。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集我院2013年1月－12月风湿科住院部收治的膝骨关节炎患者130例，其中男27例，女103例；年龄41～88岁，平均（62.2±13.1）岁；病程（4.4±2.8）年；均符合2010年中华医学会风湿病学分会制订的膝骨关节炎诊断标准[1]。在充分知情同意后纳入，操作流程符合我院人体试验委员会伦理审核标准，其中女性患者均为绝经后女性。同期纳入痛风性关节炎患者30例，其中男27例，女3例；年龄31～67岁，平均（43.3±13.1）岁；病程（4.1±2.7）年。因疾病自身特点，两组患者在年龄、性别上差异有统计学意义（P＜0.05），但因尿酸水平主要受性别因素影响[5]，而骨关节炎组纳入女性患者均为绝经后女性，其正常参考值与男性一致，故因性别所致的尿酸水平差异的影响可以忽略[6]，因此两组仍有可比较性。本研究采用了回顾性研究方案。排除不能坚持随访，不伴有关节积液的患者。
1.2 方法
1.2.1 膝骨关节炎组
① 收集人口学资料，包括：性别、年龄、病程。② 患者行膝关节X线检查[3]，采用我院Philips Digital Diagnost数字化X线摄影系统，拍摄膝关节正侧位片，并由专人行X线测算评分。A. 膝关节狭窄度判读标准：根据患膝关节正位X线测定膝关节正位片胫股间隙距离（分别选取内外髁间棘、内外股骨髁最内外侧点、髁间棘与内外髁最外侧点之中点处分别测量其距离，后取三者平均值），分别记录为内、外侧关节间隙宽度值，并取其平均值。B. 膝关节骨质增生程度评分：根据sharp评分[7]思想，将膝关节正位X线片分为8个区域，并记录存在骨质增生区域个数为分数（1个区域记1分，2个区域为2分，如此递增，左右膝区域标注为镜像关系）。③ 记录患者西安大略和McMaster大学骨关节炎指数（WOMAC）评分值：此评分是根据患者相关症状及体征评估其膝关节炎的严重程度及其疗效。分为疼痛、僵硬、关节功能三大方面来进行膝关节的结构和功能评估，总共24个项目，其中疼痛包括5个项目，僵硬包括2个项目，关节功能包括17个项目，分值越高提示关节炎程度越严重。④ 记录夜间痛觉，采用视觉模拟评分法（VAS）：在纸上面划1条10 cm的横线，横线的一端为0，表示无痛；另一端为10，表示剧痛；中间部分表示不同程度的疼痛。让患者根据自我感觉在横线上划一记号，表示疼痛程度。
1.2.2 痛风性关节炎组
获取痛风性关节炎组患者的血清及滑液标本，记录其人口学基本资料，包括性别、年龄、病程。
1.2.3 标本采集与处理
两组患者分别采集血清5 mL和滑液2 mL，分别行液相色谱法行尿酸测定，其中血清-滑液尿酸梯度采用血清尿酸值与滑液尿酸差值表示，该差值可反映腔隙与血管内尿酸浓度差异，造成其差异的原因除与浓度高低渗透压有关外，亦与关节滑膜细胞主动分泌有关，可更好地反映关节腔内的pH值环境及炎性程度[4]；全自动生物化学仪（美国贝克曼-库尔特）酶法测定血清肌酐、酶联免疫吸附试验（ELISA）试剂盒（上海酶联生物科技公司）测定IL-1β、IL-6、TNF-α，C反应蛋白（CRP）测定、全血1 mL行魏氏法行红细胞沉降率（ESR）值测定。
1.3 统计学方法
采用SPSS 10.0软件统计。数据以均数±标准差表示，正态分布计量资料采用t或t'检验，不符合正态分布则选用秩和检验；计数资料采用例数和百分比表示，采用χ2检验及Spearman相关性检验。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 两组患者的尿酸与炎症因子比较
膝骨关节炎组血清及滑液的尿酸水平低于痛风性关节炎组（P＜0.001）。在IL-6表达水平的比较上，膝骨关节炎组与痛风性关节炎组在血清及滑液上的比较差异有统计学意义（P＜0.001）；在TNF-α表达水平的比较上，膝骨关节炎组与痛风性关节炎组在血清及滑液的差异有统计学意义（P＜0.05）；而在IL-1β比较中，两组在血清及滑液上的比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 1。
表1
膝骨关节炎和痛风性关节炎血清和滑液中尿酸及炎症因子水平比较（2.2 膝骨关节炎组血清及滑液尿酸水平与临床指标和炎症指标的相关性
血清尿酸与血肌酐[（71.3±17.4）μmol/L]呈正相关（r=0.41，P=0.035）；滑液尿酸与血肌酐、狭窄度评分[（2.4±1.3）分]、增生度评分[（4.7±3.6）分]均呈正相关（r=0.30，P=0.041；r=0.31，P=0.037；r=0.38，P=0.027）；血清-滑液尿酸梯度与夜间痛觉[（6.7±1.5）分]呈正相关（r=0.34，P=0.031）；滑液IL-1β与狭窄度评分、增生度评分呈正相关（r=0.39，P=0.023；r=0.34，P=0.034）。滑液IL-6与狭窄度评分、增生度评分（r=0.37，P=0.032；r=0.33，P=0.029）呈正相关。其余指标未见明显相关性，见表 2。
表2
膝骨关节炎组尿酸及炎症因子与临床指标的相关系数
2.3 膝骨关节炎组尿酸与炎症因子相关性分析
膝骨关节炎组内滑液尿酸与滑液IL-1β呈正相关（r=0.26，P=0.003）；滑液尿酸与滑液IL-6呈正相关（r=0.21，P=0.016）；血清尿酸与血清IL-6呈正相关（r=0.28，P=0.041）。其余指标未见明显相关性，见表 3。
表3
膝骨关节炎组尿酸与血清及滑液炎症因子的相关系数
3 讨论
膝骨关节炎是一种主要累及膝关节的慢性退行性疾病，其典型的病理特征为关节软骨进行性退变、软骨下骨骨质硬化。临床上以关节疼痛、肿胀、活动受限、关节畸形等为主要表现。膝骨关节炎病因复杂，至今仍不完全清楚，导致膝骨关节炎发病的可能因素包括年龄、肥胖、过度负重及创伤等。此外，膝骨关节炎的疼痛并不完全是局部病变造成的，它与神经病学、炎症机制、心理因素等有关[2]。近年来研究认为，膝骨关节炎为一种全身性疾病、全关节疾病，其异质性很强。其中关节局部免疫性炎症反应是膝骨关节炎发生发展的主要机制，滑膜细胞和炎性细胞分泌的炎性细胞因子，如IL-18、IL-1β、IL-6等参与了膝骨关节炎的病理损伤过程[3, 8]。其中滑膜炎改变是其急性加重期的重要表现之一，了解炎症因子及滑液尿酸水平是否有助于滑膜炎发生，并加重骨关节损害，则是本研究的目的所在。
本研究选取痛风性关节炎做基本资料及炎症因子比较，是因为围绕尿酸研究一直着力于痛风性关节炎中，比较膝骨关节炎组患者血清及滑液尿酸与痛风性关节炎差值及炎症水平差值，可以更好地理解尿酸及炎症因素在膝骨关节炎中的地位，通过比较两组数据可见痛风性关节炎组的血清及滑液尿酸水平、血清及滑液IL-6、TNF-α均高于膝骨关节炎组，这与膝骨关节炎为一种低炎症活动度性关节炎有关。另在血清及滑液IL-1β比较中，两者无明显差异，考虑为IL-1β在痛风性关节炎、膝骨关节炎中均是主要发病环节和致炎因子所致[9]。
另本研究发现，滑液中IL-1β、IL-6与关节狭窄度积分、增生度积分呈正相关，这提示滑液局部炎性水平升高，对促进关节软骨破坏，加重骨质损伤有关。结合近年来研究认为膝骨关节炎虽然病因复杂，但其炎症特征并未全部体现，造成膝骨关节炎的疼痛可能归因于局部由软骨产生的炎性介质，而全身炎性反应轻微甚或缺如，这就是所谓的沉默炎症[2, 10]，但关节内部，尤其是滑液内炎症因子的轻度升高却与膝骨关节炎的骨质改变明显相关，而其中IL-1β、IL-6等是最主要炎症因子[11-12]。此外IL-1β还可通过人软骨细胞中IL-6的介导蛋白抑制前列腺素的合成，也可以通过内源性一氧化氮的介导抑制前列腺素的合成及软骨细胞的增生[3, 13]。而本研究的这一结论也与王洪等[8]研究一致。
结合本研究在对滑液尿酸与膝骨关节炎的相关分析中，我们发现滑液尿酸与关节狭窄度积分、关节骨质增生度积分呈正相关，这与张薇等[14]研究结论一致，这说明我们一直以来大量的研究集中阐明了尿酸导致痛风性关节炎发生的机制，而忽略了滑液尿酸在膝骨关节炎的炎性进展中可能的作用，而近年来有研究提示尿酸可能亦参与了膝骨关节炎的病理过程，滑液尿酸水平可作为膝骨关节炎的严重度的指标。有研究报道39%的膝骨关节炎血清尿酸水平较正常人群偏高，其分析认为在膝骨关节炎患者中，滑液尿酸亦可激活人源重组蛋白3（NLRP3）炎性体分泌IL-18、IL-1等炎症因子，从而造成膝骨关节炎的炎性损伤，并进一步导致骨质增生，关节间隙变窄，这已被关节影像学证实[4, 14-15]。另本研究发现血清-滑液尿酸浓度差与夜间痛有关，与Jin 等[15]文献结果一致，这提示血清-滑液尿酸浓度梯度的改变，亦可造成膝骨关节炎患者急性炎性加重。
另在尿酸水平与炎症因子的相关性比较中可见，本研究发现滑液尿酸与滑液IL-1β、IL-6呈正相关，这与尿酸可导致NLRP3炎性体的活化，并进一步促进IL-1β、IL-6、IL-18分泌有关，进一步证实了滑液尿酸可作为炎症因子诱导剂的作用存在，而促进关节内炎性体的生成，从而诱发下游的炎症因子释放，进一步激活骨代谢免疫的发生，从而导致骨质重塑与改变，而由于膝骨关节炎患者滑液尿酸浓度和血清-滑液尿酸浓度梯度值均低于痛风性关节炎患者，故诱发的NLPR3炎性体的活化能力和水平弱于痛风性关节炎，故而表现为炎症沉默或低炎症水平状态。另本研究提示血清IL-6与血尿酸呈正相关，尚缺乏相关依据解释，不排除样本量不足所致的假阳性可能，有待大样本的统计学分析。
总之，滑液尿酸及IL-1β、IL-6在膝骨关节炎患者的炎性进展与骨质重塑中发挥作用。
