引用本文： 吴晓惠, 王翠平, 李敏, 秦雪飞, 吴佳, 余文景, 沙湖, 王磊, 梁翼. 伴骨髓水肿的老年膝骨关节炎与护骨因子、dickkopf-1、硬骨素的相关性研究. 华西医学, 2021, 36(11): 1545-1549. doi: 10.7507/1002-0179.201910036 复制
膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是中老年人致残的主因之一，以骨质增生和关节畸形为主要表现[1]。近年来 MRI 用于 KOA 检查后发现非创伤性骨髓水肿是 KOA 的常见损害，其形成原因可能是局部缺血或应力性损伤骨基质，从而导致局部髓内高压，骨质改变，骨髓水肿形成，治疗不当可致骨髓水肿处软骨剥脱，甚至发展成骨坏死等[2]。笔者所在团队的前期研究已经表明炎症因子（白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α）在骨髓水肿中发挥作用，血管病理因素也参与骨髓水肿的形成与发展，此外骨髓水肿区域存在骨代谢活跃、破骨细胞及成骨细胞比例失调现象[2-3]。而核因子κB 受体激活蛋白（receptor activator of NF-κB，RANK）配体可促进破骨细胞的分化成熟，阻止其凋亡，护骨因子竞争性地与 RANK 配体结合，从而抑制骨吸收，另外 Wnt 介导的信号转导通路在骨代谢中发挥关键作用，DKK-1（dickkopf-1）则是 Wnt 信号通路的重要成员，硬骨素更是参与了骨质修复与重塑的全过程[4-6]。因此，本研究通过分析四川省骨科医院诊治的伴有骨髓水肿的老年 KOA 患者其血清护骨因子、DKK-1、硬骨素水平与骨髓水肿程度情况，探讨伴骨髓水肿的老年 KOA 与骨代谢之间的相关性，旨在为进一步从骨代谢角度干预 KOA 提供指导。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 研究对象
本研究为横断面调查研究，采用方便抽样的方式，选取四川省骨科医院 2017 年 9 月－2018 年 12 月诊治的老年 KOA 患者。依据入组时患膝 MRI 是否存在骨髓水肿改变，分为骨髓水肿组和非骨髓水肿组。依据前期研究[7]，按 1∶1 配比，共纳入 100 例患者。纳入标准（全部满足）：① 符合 2018 年中华医学会骨科学分会关节外科分组制订的 KOA 诊断标准[8]；② 年龄≥60 岁；③ 接受膝关节 X 线平片和受累膝关节 MRI 检查；④ 自愿签署知情同意书；⑤ 骨髓水肿组需经 MRI 证实 T2 压脂像有骨髓水肿存在，非骨髓水肿组经 MRI 证实 T2 压脂像无骨髓水肿存在。排除标准（满足任意一条）：有确切外伤史或伴发其他关节炎者。退出标准：不能按时随诊者。本研究已通过四川省骨科医院伦理委员会审核（伦理编号：2016-7-13-1）。
1.2 观察指标
1.2.1 基本资料
由患者提供性别、年龄和病史等基本资料。
1.2.2 患膝关节 MRI
① 膝关节骨髓水肿容积评分：根据水肿占比评价骨容积层面数量积分，一层记 1 分，如此递增（四川省骨科医院膝关节层间距为 4.43 mm）；② 膝关节骨髓水肿程度评分：取膝关节冠状位 MRI 的 T2 压脂像中骨髓水肿面积最大平面为测量平面，并将其分为 8 个区域，记录骨髓水肿面积所占区域个数为分数[2]。
1.2.3 血清骨代谢标志物检查
收集患者外周血清 5 mL，采用酶联免疫吸附测定法检测纳入病例的血清护骨因子（采用人骨保护素酶联免疫吸附测定试剂盒）、DKK-1（采用重组人 DKK-1 蛋白试剂盒）、硬骨素（采用人硬骨素酶联免疫吸附测定试剂盒）、C 反应蛋白（采用免疫比浊法）和红细胞沉降率（采用魏氏法）。检测试剂盒均来自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司。
1.2.4 量表评分
采用西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index，WOMAC）评分[9]评估患者的 KOA 功能，该评分围绕 KOA 的关节疼痛、僵硬、关节功能 3 个方面，其分值越大提示患者膝关节疼痛越严重、关节越僵硬、关节功能越受限。采用视觉模拟评分法（Visual Analogue Scale，VAS）[8]评估患者的夜间疼痛情况，该评分可以客观反映患者疼痛程度，其分值越大提示患者的疼痛越剧烈。
1.3 统计学方法
采用 SPSS 17.0 软件进行统计学分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用方差分析。计数资料以例数（百分比）表示，组间比较采用χ2 检验。各变量相关性分析采用 Spearman 相关分析。双侧检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 两组患者基本资料及各项指标比较
共纳入 100 例 KOA 患者，年龄 60～79 岁，平均（66.4±5.5）岁，病程（3.4±2.1）年，WOMAC 评分（71.8±7.4）分。其中骨髓水肿组患者年龄 60～77 岁，非骨髓水肿组患者年龄 60～79 岁，两组患者的年龄、性别、病程、C 反应蛋白和红细胞沉降率差异无统计学意义（P>0.05）。骨髓水肿组患者的 WOMAC 评分、VAS 得分、滑膜炎比例、护骨因子、DKK-1 和硬骨素均高于非骨髓水肿组（P<0.05）。见表1。
表1
两组患者基本资料及各项指标比较（n=50）
2.2 骨髓水肿组患者血清护骨因子、DKK-1、硬骨素与骨髓水肿容积积分和程度积分的相关性分析
骨髓水肿组患者的骨髓水肿容积积分为（5.2±2.6）分，程度积分为（2.4±1.1）分，其血清护骨因子与骨髓水肿容积积分（rs=0.070，P=0.628）和程度积分（rs=0.013，P=0.931）相关性无统计学意义，而 DKK-1 与骨髓水肿容积积分（rs=0.464，P=0.001）和程度积分（rs=0.379，P=0.007）、硬骨素与骨髓水肿容积积分（rs=0.316，P=0.025）和程度积分（rs=0.461，P=0.003）均呈正相关，见图1。
图1
骨髓水肿组患者 DDK-1、硬骨素与骨髓水肿容积积分和程度积分的相关性分析
3 讨论
KOA 被认为是一种累及整个关节的全身性、系统性、代谢性、炎症性疾病，涉及软骨、滑膜、肌腱、韧带、骨髓和附属结构[10]。临床研究显示骨髓水肿部位与患者局部静息疼痛、压痛、负重痛、夜间痛、骨坏死与增生有联系，骨髓水肿被认为是 KOA 患者 MRI 改变中与骨质破坏相关的最有意义的改变之一，另外笔者所在团队的前期研究也提示力学机制、血管病理因素以及炎症机制与伴有骨髓水肿的 KOA 均有相关性[2-3]，提示这些机制均参与了骨髓水肿的形成与发展，但鲜有研究从骨代谢角度探讨伴骨髓水肿的 KOA 患者局部骨质改变，尤其在老年 KOA 患者中，存在全身性代谢性炎症与骨质疏松共存的现象，其发生在负重关节的骨髓水肿改变会出现何种骨代谢改变，值得进一步研究。因此，关于骨代谢指标，本研究选取了参与破骨细胞调节的 DKK-1[11-14]、能反映成骨细胞活性的护骨因子[15-18]以及反映骨细胞功能的硬骨素[6, 19]作为本研究的观察指标进行比较，以探讨老年患者骨髓水肿区域骨代谢的改变情况，为更有效干预老年 KOA 患者骨髓水肿提供理论依据。
本研究通过比较两组患者的临床资料，发现伴骨髓水肿的老年 KOA 患者较非骨髓水肿组 WOMAC 评分更高，夜间 VAS 评分更突出，更易合并滑膜炎改变，这均提示骨髓水肿是老年 KOA 患者预后不良的重要因素之一。与张挥武等[7]针对普通人群 KOA 患者的研究比较，老年人群较普通人群膝关节功能丢失更重，WOMAC 评分更高，这也符合 KOA 与增龄和退变 2 个因素有关的特点。此外，老年 KOA 发生夜间痛的比例更高。结合笔者的临床经验，老年 KOA 患者与普通人群不同，老年 KOA 患者夜间痛除考虑非外伤性骨髓水肿导致髓内高压外，尤其需警惕骨肿瘤或副肿瘤综合征可能，可谨慎通过 MRI 检查鉴别[2]，需要我们在诊治老年 KOA 患者时予以重视。
而关于骨代谢指标，有研究显示护骨因子/RANK/RANK 配体系统、Wnt/β-连环蛋白/DKK-1 信号通路、硬骨素等被认为在骨关节炎的发生发展中发挥作用，对关节内的骨质破坏、骨吸收和骨修复重塑等骨代谢改变有重要影响[4-6]。本研究也同样发现伴骨髓水肿的老年 KOA 患者在护骨因子、DKK-1、硬骨素均呈高表达，这提示骨髓水肿的形成与局部骨代谢明显活跃有关，这在李敏等[16]的类风湿关节炎伴骨髓水肿病例研究中得到类似结论，但与类风湿关节炎不同，其血清护骨因子、DKK-1、硬骨素水平明显低于老年 KOA 患者，这提示炎症反应与促进破骨细胞活化密切相关。在进行骨髓水肿程度积分和容积积分与护骨因子、DKK-1、硬骨素的相关分析时，我们发现骨髓水肿的程度和容积积分与 DKK-1、硬骨素存在相关性。而 DDK-1 是 Wnt 通道中，最主要参与破骨细胞活性调节的细胞因子，硬骨素也可以与骨形成蛋白结合，以进一步参与骨形成的调控，且可能是 Wnt/β-连环蛋白信号通路的另外一个调控靶点。这提示老年 KOA 患者骨髓水肿的形成和严重程度与破骨细胞活性水平有关，破骨细胞活化在骨髓水肿的形成中是最核心的病变，从这一机制出发，给予抑制破骨细胞活性的治疗应能促进骨髓水肿的恢复。这在唑来膦酸钠的相关研究中得到一定程度的证实，但需要指出的是这些研究认为年龄是影响双膦酸盐疗效的重要因素[20-21]，这提示我们在临床中只有更严格、更持续、更全面地抑制老年 KOA 患者破骨细胞活性，改善其骨代谢异常，才能更好地促进老年 KOA 患者骨髓水肿这一病理现象好转。另有研究提示双醋瑞因联合氨基葡萄糖亦可改善 KOA 伴骨髓水肿的程度[22]，提示我们在临床中，可以序贯使用上述改善骨代谢和软骨条件的药物，以更好地帮助老年 KOA 患者骨髓水肿的恢复，但在联合使用上述药物中，需注意老年患者共患病较多，胃肠道耐受性较差的问题。
总之，通过本研究我们发现，骨髓水肿是老年 KOA 患者软骨下骨质改变的早期表现之一，亦是 KOA 预后不良的指标之一，伴有骨髓水肿的老年 KOA 患者局部骨代谢指标上调，与破骨细胞活性水平有关的 DKK-1、硬骨素与骨髓水肿的严重程度相关。然而，本文不足在于未能将老年 KOA 患者易合并骨质疏松症且上述骨代谢指标在骨质疏松患者中也存在高表达现象的情况纳入影响因素中，在后续研究中将对此进一步深入探讨。
利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。
膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是中老年人致残的主因之一，以骨质增生和关节畸形为主要表现[1]。近年来 MRI 用于 KOA 检查后发现非创伤性骨髓水肿是 KOA 的常见损害，其形成原因可能是局部缺血或应力性损伤骨基质，从而导致局部髓内高压，骨质改变，骨髓水肿形成，治疗不当可致骨髓水肿处软骨剥脱，甚至发展成骨坏死等[2]。笔者所在团队的前期研究已经表明炎症因子（白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α）在骨髓水肿中发挥作用，血管病理因素也参与骨髓水肿的形成与发展，此外骨髓水肿区域存在骨代谢活跃、破骨细胞及成骨细胞比例失调现象[2-3]。而核因子κB 受体激活蛋白（receptor activator of NF-κB，RANK）配体可促进破骨细胞的分化成熟，阻止其凋亡，护骨因子竞争性地与 RANK 配体结合，从而抑制骨吸收，另外 Wnt 介导的信号转导通路在骨代谢中发挥关键作用，DKK-1（dickkopf-1）则是 Wnt 信号通路的重要成员，硬骨素更是参与了骨质修复与重塑的全过程[4-6]。因此，本研究通过分析四川省骨科医院诊治的伴有骨髓水肿的老年 KOA 患者其血清护骨因子、DKK-1、硬骨素水平与骨髓水肿程度情况，探讨伴骨髓水肿的老年 KOA 与骨代谢之间的相关性，旨在为进一步从骨代谢角度干预 KOA 提供指导。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 研究对象
本研究为横断面调查研究，采用方便抽样的方式，选取四川省骨科医院 2017 年 9 月－2018 年 12 月诊治的老年 KOA 患者。依据入组时患膝 MRI 是否存在骨髓水肿改变，分为骨髓水肿组和非骨髓水肿组。依据前期研究[7]，按 1∶1 配比，共纳入 100 例患者。纳入标准（全部满足）：① 符合 2018 年中华医学会骨科学分会关节外科分组制订的 KOA 诊断标准[8]；② 年龄≥60 岁；③ 接受膝关节 X 线平片和受累膝关节 MRI 检查；④ 自愿签署知情同意书；⑤ 骨髓水肿组需经 MRI 证实 T2 压脂像有骨髓水肿存在，非骨髓水肿组经 MRI 证实 T2 压脂像无骨髓水肿存在。排除标准（满足任意一条）：有确切外伤史或伴发其他关节炎者。退出标准：不能按时随诊者。本研究已通过四川省骨科医院伦理委员会审核（伦理编号：2016-7-13-1）。
1.2 观察指标
1.2.1 基本资料
由患者提供性别、年龄和病史等基本资料。
1.2.2 患膝关节 MRI
① 膝关节骨髓水肿容积评分：根据水肿占比评价骨容积层面数量积分，一层记 1 分，如此递增（四川省骨科医院膝关节层间距为 4.43 mm）；② 膝关节骨髓水肿程度评分：取膝关节冠状位 MRI 的 T2 压脂像中骨髓水肿面积最大平面为测量平面，并将其分为 8 个区域，记录骨髓水肿面积所占区域个数为分数[2]。
1.2.3 血清骨代谢标志物检查
收集患者外周血清 5 mL，采用酶联免疫吸附测定法检测纳入病例的血清护骨因子（采用人骨保护素酶联免疫吸附测定试剂盒）、DKK-1（采用重组人 DKK-1 蛋白试剂盒）、硬骨素（采用人硬骨素酶联免疫吸附测定试剂盒）、C 反应蛋白（采用免疫比浊法）和红细胞沉降率（采用魏氏法）。检测试剂盒均来自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司。
1.2.4 量表评分
采用西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index，WOMAC）评分[9]评估患者的 KOA 功能，该评分围绕 KOA 的关节疼痛、僵硬、关节功能 3 个方面，其分值越大提示患者膝关节疼痛越严重、关节越僵硬、关节功能越受限。采用视觉模拟评分法（Visual Analogue Scale，VAS）[8]评估患者的夜间疼痛情况，该评分可以客观反映患者疼痛程度，其分值越大提示患者的疼痛越剧烈。
1.3 统计学方法
采用 SPSS 17.0 软件进行统计学分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用方差分析。计数资料以例数（百分比）表示，组间比较采用χ2 检验。各变量相关性分析采用 Spearman 相关分析。双侧检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 两组患者基本资料及各项指标比较
共纳入 100 例 KOA 患者，年龄 60～79 岁，平均（66.4±5.5）岁，病程（3.4±2.1）年，WOMAC 评分（71.8±7.4）分。其中骨髓水肿组患者年龄 60～77 岁，非骨髓水肿组患者年龄 60～79 岁，两组患者的年龄、性别、病程、C 反应蛋白和红细胞沉降率差异无统计学意义（P>0.05）。骨髓水肿组患者的 WOMAC 评分、VAS 得分、滑膜炎比例、护骨因子、DKK-1 和硬骨素均高于非骨髓水肿组（P<0.05）。见表1。
表1
两组患者基本资料及各项指标比较（n=50）
2.2 骨髓水肿组患者血清护骨因子、DKK-1、硬骨素与骨髓水肿容积积分和程度积分的相关性分析
骨髓水肿组患者的骨髓水肿容积积分为（5.2±2.6）分，程度积分为（2.4±1.1）分，其血清护骨因子与骨髓水肿容积积分（rs=0.070，P=0.628）和程度积分（rs=0.013，P=0.931）相关性无统计学意义，而 DKK-1 与骨髓水肿容积积分（rs=0.464，P=0.001）和程度积分（rs=0.379，P=0.007）、硬骨素与骨髓水肿容积积分（rs=0.316，P=0.025）和程度积分（rs=0.461，P=0.003）均呈正相关，见图1。
图1
骨髓水肿组患者 DDK-1、硬骨素与骨髓水肿容积积分和程度积分的相关性分析
3 讨论
KOA 被认为是一种累及整个关节的全身性、系统性、代谢性、炎症性疾病，涉及软骨、滑膜、肌腱、韧带、骨髓和附属结构[10]。临床研究显示骨髓水肿部位与患者局部静息疼痛、压痛、负重痛、夜间痛、骨坏死与增生有联系，骨髓水肿被认为是 KOA 患者 MRI 改变中与骨质破坏相关的最有意义的改变之一，另外笔者所在团队的前期研究也提示力学机制、血管病理因素以及炎症机制与伴有骨髓水肿的 KOA 均有相关性[2-3]，提示这些机制均参与了骨髓水肿的形成与发展，但鲜有研究从骨代谢角度探讨伴骨髓水肿的 KOA 患者局部骨质改变，尤其在老年 KOA 患者中，存在全身性代谢性炎症与骨质疏松共存的现象，其发生在负重关节的骨髓水肿改变会出现何种骨代谢改变，值得进一步研究。因此，关于骨代谢指标，本研究选取了参与破骨细胞调节的 DKK-1[11-14]、能反映成骨细胞活性的护骨因子[15-18]以及反映骨细胞功能的硬骨素[6, 19]作为本研究的观察指标进行比较，以探讨老年患者骨髓水肿区域骨代谢的改变情况，为更有效干预老年 KOA 患者骨髓水肿提供理论依据。
本研究通过比较两组患者的临床资料，发现伴骨髓水肿的老年 KOA 患者较非骨髓水肿组 WOMAC 评分更高，夜间 VAS 评分更突出，更易合并滑膜炎改变，这均提示骨髓水肿是老年 KOA 患者预后不良的重要因素之一。与张挥武等[7]针对普通人群 KOA 患者的研究比较，老年人群较普通人群膝关节功能丢失更重，WOMAC 评分更高，这也符合 KOA 与增龄和退变 2 个因素有关的特点。此外，老年 KOA 发生夜间痛的比例更高。结合笔者的临床经验，老年 KOA 患者与普通人群不同，老年 KOA 患者夜间痛除考虑非外伤性骨髓水肿导致髓内高压外，尤其需警惕骨肿瘤或副肿瘤综合征可能，可谨慎通过 MRI 检查鉴别[2]，需要我们在诊治老年 KOA 患者时予以重视。
而关于骨代谢指标，有研究显示护骨因子/RANK/RANK 配体系统、Wnt/β-连环蛋白/DKK-1 信号通路、硬骨素等被认为在骨关节炎的发生发展中发挥作用，对关节内的骨质破坏、骨吸收和骨修复重塑等骨代谢改变有重要影响[4-6]。本研究也同样发现伴骨髓水肿的老年 KOA 患者在护骨因子、DKK-1、硬骨素均呈高表达，这提示骨髓水肿的形成与局部骨代谢明显活跃有关，这在李敏等[16]的类风湿关节炎伴骨髓水肿病例研究中得到类似结论，但与类风湿关节炎不同，其血清护骨因子、DKK-1、硬骨素水平明显低于老年 KOA 患者，这提示炎症反应与促进破骨细胞活化密切相关。在进行骨髓水肿程度积分和容积积分与护骨因子、DKK-1、硬骨素的相关分析时，我们发现骨髓水肿的程度和容积积分与 DKK-1、硬骨素存在相关性。而 DDK-1 是 Wnt 通道中，最主要参与破骨细胞活性调节的细胞因子，硬骨素也可以与骨形成蛋白结合，以进一步参与骨形成的调控，且可能是 Wnt/β-连环蛋白信号通路的另外一个调控靶点。这提示老年 KOA 患者骨髓水肿的形成和严重程度与破骨细胞活性水平有关，破骨细胞活化在骨髓水肿的形成中是最核心的病变，从这一机制出发，给予抑制破骨细胞活性的治疗应能促进骨髓水肿的恢复。这在唑来膦酸钠的相关研究中得到一定程度的证实，但需要指出的是这些研究认为年龄是影响双膦酸盐疗效的重要因素[20-21]，这提示我们在临床中只有更严格、更持续、更全面地抑制老年 KOA 患者破骨细胞活性，改善其骨代谢异常，才能更好地促进老年 KOA 患者骨髓水肿这一病理现象好转。另有研究提示双醋瑞因联合氨基葡萄糖亦可改善 KOA 伴骨髓水肿的程度[22]，提示我们在临床中，可以序贯使用上述改善骨代谢和软骨条件的药物，以更好地帮助老年 KOA 患者骨髓水肿的恢复，但在联合使用上述药物中，需注意老年患者共患病较多，胃肠道耐受性较差的问题。
总之，通过本研究我们发现，骨髓水肿是老年 KOA 患者软骨下骨质改变的早期表现之一，亦是 KOA 预后不良的指标之一，伴有骨髓水肿的老年 KOA 患者局部骨代谢指标上调，与破骨细胞活性水平有关的 DKK-1、硬骨素与骨髓水肿的严重程度相关。然而，本文不足在于未能将老年 KOA 患者易合并骨质疏松症且上述骨代谢指标在骨质疏松患者中也存在高表达现象的情况纳入影响因素中，在后续研究中将对此进一步深入探讨。
利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。
