HMGB1、TNF-α、MMP-9及 S100A12在骨性膝关节炎中的变化及其意义

李惠琴，丁韶龙，齐笛

（三门峡市中心医院，河南 三门峡472000）

流行病学研究表明,临床上骨性膝关节炎（KO A）的发病率可达274～589/1万人左右[1]。临床上KOA的发生，能够导致患者骨关节破坏的发生，增加患者致残率和病死率[2,3]。

部分细胞因子的浓度改变,能够促进关节软骨的破坏，进而影响到KOA的病情进展。高迁移率族蛋白1（HMGB1）的表达上升，能够通过提高趋化因子的富集,促进补体成分C3、C4对于关节软骨的破坏，促进患者骨关节的退行性改变[4]；肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、基质金属蛋白酶 9（MMP-9）的表达上升能够激活体内的炎症反应，促进炎症性因子对于骨关节的损害,进而导致关节骨质细胞的凋亡[5]；钙结合蛋白（S100A12）的表达，不仅能够参与到钙磷代谢过程,同时还能够影响到体内炎症细胞的激活,提高单核细胞对于软骨下细胞的浸润程度[6]。为了揭示 HMGB1、TNF-α、MMP-9 及 S1 00A12的表达与KOA的关系，从而为临床上KOA患者的病情评估提供参考,本次研究选取我院201 6年1月至2017年12月收治的KOA患者110例,探讨了 HMGB1、TNF-α、MMP-9 及 S100A12 的表达及其与KOA的病情关系，报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取我院2016年1月至2017年12月收治的KOA患者110例(KOA组)、55例需要实施半月板、韧带手术的膝关节外伤患者作为对照组。

KOA组，年龄范围 47～79岁，平均 64.5±11.0岁，男38例、女72例，左侧60例、右侧50例；K-L分级：2级36例、3级28例、4级46例。对照组，年龄范围 45～79岁，平均 62.5±10.4岁，男 20例、女35例，其中左侧28例、右侧27例。两组患者的年龄、性别、患侧分布比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；见表 1。

纳入标准：⑴KOA的诊断标准参考中华骨科学会制定的诊断标准[3](主要表现为膝关节肿胀、疼痛、积液、畸形等，经X线、CT检查确诊）；⑵患者年龄19～79岁范围；⑶K-L分级：2级～4级；⑷对照组患者为需要实施半月板、膝韧带等手术的外伤患者；⑸能够获取患者膝关节液；⑹本研究获得患者本人的知情同意。

排除标准：⑴骨结核；⑵骨肿瘤；⑶严重的骨质疏松;⑷伴有全身感染性疾病；⑸免疫系统疾病、结缔组织疾病；⑹肝肾功能疾病。

1.2指标检测方法 采集入院后6～8h内的患者静脉血5ml,同时在入院后6～8h内采集患者的关节炎2ml,1500r/min离心10min后收集上清液。MMP-9的检测采用电化学发光法,试剂盒购自南京碧云天生物检测公司。 TNF-α、HMGB1、S100A12的检测采用ELISA法，在450nm处测OD值。

1.3 K-L分级标准 K-L分级为4级：1级：关节间隙可疑狭窄，可能有唇样增生；2级：明确的股赘生物形成，关节间隙可疑狭窄；3级：多个中等大小的股赘生物形成,关节间隙狭窄明显，骨质轻度硬化，可能的骨形态改变；4级：较大的骨赘生物形成，关节间隙明显狭窄，骨质严重硬化及关节畸形。

1.4 统计学方法 本研究所有数据的统计、分析均采用SPSS16.0完成,计量数据表述采用（x±s）表示，组间比较采用t检验;计数资料采用χ2检验;P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两 组 患 者 血 清 HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12水平比较 KOA组患者的血清TNF-α、MMP-9、S100A12水平均显著的高于对照组 （P＜0.05），KOA组和对照组的血清HMGB1差异无统计学意义（P＞0.05）；见表 1。

表1 两组患者血清HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平比较（x±s）

2.2 两组患者关节液中 HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12水平比较 KOA组患者的关节液中HM GB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平均显著的高于对照组（P＜0.05）；见表 2。

表2 两组患者关节液中HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平比较（x±s）

2.3 不同K-L分级的KOA患者血清HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平比较 K-L 分级为2～3 级的 KOA 患者的血清 TNF-α、MMP-9、S100 A12水平均显著的低于K-L分级为4级的患者（P＜0.05）；K-L 分级为 2～3 级的 KOA 患者的血清HMGB1与4级患者差异无统计学意义 （P＞0.05）；见表3。

表3 不同K-L分级的KOA患者血清HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平比较（x±s）

2.4 不同K-L分级的KOA患者关节液中HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平 K-L 分级（2级+3级）KOA患者的关节液中HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12水平均显著的低于K-L分级为 4 级的患者（P＜0.05）；见表 4。

表4 不同K-L分级的KOA患者关节液中HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平（x±s）

3 讨论

长期的机械性重力的损伤、氧化应激性损害或者自身代谢性疾病,均能够促进KOA的发生，特别是在年龄大于65岁的吸烟男性人群中，KOA的发病率可进一步的上升[7]。临床上KOA的发生能够导致骨关节结构和功能的破坏,导致患者远期关节功能丧失风险的显著上升[8]。 临床上对于KOA的病情评估具有重要的意义,其能够指导临床上K OA的诊疗和临床预后评估工作。影像学检查能够在KOA患者的病情评估过程中发挥作用，但一项囊括了204例样本量的KOA患者磁共振检查的评估结局分析可见，磁共振检查评估KOA患者临床病情的一致性率不足45%，其评估KOA患者病情的灵敏度不足40%[9]。而本次研究对于KOA患者外周血或者关节腔液体中相关细胞因子的探讨,不仅能够揭示KOA患者的病情进展机制，同时还能够为临床上KOA患者的病情评估提供参考。

HMGB1是趋化因子家族成员，其能够提高趋化因子或者补体成分的激活,促进自身免疫性复合物的沉积,进而导致软骨上皮细胞的退行性改变[10];TNF-α是炎症性相关因子,其能够提高局部关节间隙内的炎症反应程度，促进关节骨和软骨的破坏；MMP-9是金属基质蛋白酶家族成员其能够通过促进软骨间质成分的分解,进而促进炎症反应的扩散，提高关节的病变程度[11]；S100A12的表达，能够通过提高单核细胞和巨噬细胞的激活,提高了其对于滑膜的炎症性损伤,导致软骨生物学力学特征的改变。部分研究者探讨了TNF-α、MMP-9在骨关节炎患者中的表达情况,发现TNF-α、MMP-9的表达上升与骨关节炎的发生密切相关[12]，但缺乏对于HMGB1、S100A12的表达与KOA的病情关系研究。

本次研究发现，在KOA患者血清中，存在明显的 TNF-α、MMP-9、S100A12的高表达,高于对照人群,差异较为明显,提示了 TNF-α、MMP-9、S10 0A12的高表达均能够促进KOA的病情进展，这主要由于相关指标的高表达,能沟通过影响到炎症性损伤、加剧软骨下组织间质成分的分解、加剧软骨上皮细胞的凋亡等,进而促进了KOA病情进展。在KOA患者的关节腔液体中,可以发现HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 的表达浓度均明显上升，高于关节良性病变组，差异较为明显，提示了关节腔液体中相关生物学因子对于KOA的病情影响。通过汇集不同的相关文献,笔者认为这主要由于HM GB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 的下列几个方面的病理性作用有关[13,,14]：⑴HMGB1的上升能够导致单核细胞趋化蛋白的上调,促进了相关细胞因子对于炎症性信号通路NF-KB的激活，增加了相关关节软骨组织的破坏；⑵TNF-α、MMP-9、S100A12的上升，能够通过加剧单核细胞或者中性粒细胞酶的激活,进而促进了软骨细胞的退行性改变。闻振坤等[15]研究者也认为，在骨关节炎患者中，HMGB1的表达浓度可平均上升30%以上，特别是在合并有明显的关节功能障碍或者关节畸形的患者中，HMGB1的表达浓度上升更为明显。在探讨相关细胞因子与KOA患者病情的关系过程中，可以发现随着K-L分级的上升,相关关节腔液体或者外周血中 HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 的表达浓度均明显上升,提示相关指标与骨关节炎患者的病情密切相关，临床上可以通过评估相关指标，进而评估KOA患者的关节破坏程度。需要注意的是,在关节腔液体中，HMGB1的表达明显上升，而在外周血中HMGB1并无明显的上升，这注意考虑可能与HMGB1的分泌主要来源于关节软骨内皮下组织有关。临床上护理工作中缺乏对于KOA的病情评估性指标,而本次研究通过对于相关指标的探讨，能够为临床上等级护理、护理关注度、巡回护理的关注内容等提供一定的理论参考，但其对于更为实际的临床护理的指导意义仍然需要进一步研究。

综上所述，KOA患者的关节液中HMGB1、TNF-α、MMP-9、S100A12 水平及血清中 TNF-α、MMP-9、S100A12水平显著的增高，并且与病情变化有关。