代谢炎症相关指标与膝骨关节炎症状及结构改变相关性研究

摘要

目的：骨关节炎（OA，osteoarthritis)是一种以关节软骨丢失和骨赘形成为主要病理表现的常见关节疾病。随着对OA病理生理的研究深入，发现可以根据不同发病机制将OA分为不同亚型。随着全球肥胖人群的增加，代谢炎症相关性OA是目前的研究热点。既往研究显示代谢性炎症在OA中的作用机制可能为炎症、氧化应激以及性激素对机体脂肪沉积的作用。我们的研究集中于代谢炎症相关指标，如脂肪细胞因子及炎症细胞因子等在OA症状及结构改变中的作用。
　　方法：我们的研究基于两个数据库上进行。第一个数据库为安徽症状性膝骨关节炎数据库，我们按照排除纳入标准纳入症状性膝骨关节炎患者205例。采用问卷调查方式采集患者一般信息，如年龄、性别、身高、体重等，同时采用OA关节症状西安大略和麦克马斯特大学关节炎指数(The Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index, WOMAC)评分对患者的关节症状进行评测。米用放射学平片方法测定患者肯格恩劳伦斯（Kellgren-Lawrence, K-L)分级及骨赘评分。采用磁共振对患者膝关节影像进行采集，后期使用OsiriX软件对磁共振影像进行软骨缺损、骨髓下损害(Bone marrow lesions, BMLs)、软骨体积、髌骨下脂肪垫(Infrapatellar fat pad, IPFP)体积及信号改变的评分。采用双能X线吸收测定方法测量患者身体成分组成。采用ELISA方法对血清脂肪、炎症细胞因子及软骨降解指标，如瘦素、脂联素、抵抗素、IL-17、IL-18、MMP-3,10,13等进行测量。根据不同数据类型采用不同统计学模型进行统计，分析不同身体成分、脂肪细胞及炎症细胞因子与OA症状及关节结构改变的相关性，同时测定脂肪及炎症细胞因子与IPFP体积及信号改变的关系。第二个数据库为国际膝骨关节炎数据库(Osteoarthritis Initiative, OAI)，其为面向全球研究者开放的数据库。我们从原始数据库中选取病例组膝关节(N=355，定义为在基线后，48个月内随访中发生放射学OA(Radiographic OA, ROA)的膝关节，ROA定义为K-L分级≥2)，同时根据年龄（±5年）、性别和影像学现状按一比一配对选取对照组膝关节（从基线到48个月内没有发生ROA的膝关节）。同时提取一般信息及磁共振影像，采用新的计算机软件对 IPFP信号改变进行定量测量，比较三个时间点（基线、ROA发生前一年、ROA发生时）IPFP信号强度对ROA发生风险的影响。
　　结果：安徽症状性膝骨关节炎数据库：第一部分，我们发现在症状性膝OA患者身体质量指数（Body massindex, BMI)、全身肌肉重量与BMLs呈正相关；体重、BMI及全身脂肪重量与膝关节骨赘形成呈正相关，而全身肌肉重量与骨赘无显著相关性。当用K-L分级评估OA严重程度时，身体肌肉重量与OA严重程度呈负相关，BMI与 OA严重程度呈正相关。第二部分，我们发现血清瘦素水平与OA关节僵硬症状呈负相关；脂联素水平与关节软骨丢失呈负相关；抵抗素与关节软骨丢失和BMLs呈正相关；高水平超敏C反应蛋白（high sensitivity Creactive protein，hs-CRP)水平下血清IL-17与关节软骨丢失和BMLs呈正相关；血清IL-18水平与OA患者内侧股胫骨软骨缺损及外侧股胫骨BMLs呈正相关，与总的软骨体积呈负相关，同时发现其与软骨降解产物呈显著正相关。并且其与WOMAC评分呈显著正相关。第三部分，我们发现较高血清IL-17水平与IPFP体积减低和信号强度改变增加相关。高血清脂联素水平与IPFP体积增加和IPFP信号改变减低相关，但较高血清抵抗素水平只与IPFP信号改变增加相关。国际骨关节炎数据库:第四部分，我们发现几乎所有基线水平IPFP测量值与4年内发生的ROA相关。在P-1(ROA发生一年之前)和 P-0期(ROA发生时期）所有IPFP测量值与ROA发生相关。
　　结论：肥胖与OA的关系可能由机械因素和代谢性因素共同介导，身体脂肪重量与肌肉重量在OA异常结构中发挥不同作用；脂肪细胞因子与炎症细胞因子可能是介导代谢性炎症与OA症状及异常结构的因素之一，IPFP在预测ROA发生中起重要作用。

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