血清及滑液中CCL13的水平與膝關節骨關節炎放射學之間的關系

高峰

[摘要] 目的 最近確認的CC趨化因子CCL13在關節損傷的過程中具有重要作用，被認為是骨關節炎（OA）的主要誘因。本研究的目的旨在探討血清和滑液（SF）中CCL13水平與KOA放射學嚴重性之間的關系。 方法 在182例膝關節骨關節炎患者和134例對照患者中，使用酶聯免疫吸附試驗的方法檢測血清和滑液（SF）中CCL13的水平。通過評估前后位膝關節X光片中所觀察到的變化，使用Kellgren-勞倫斯（KL）系統對骨關節炎的發展進行分級。 結果 與空白對照組相比較，膝關節骨關節炎患者的血清CCL13水平較高。與KL2級、KL3級的膝關節骨關節炎患者相比，KL4級膝關節骨關節炎患者的血清和滑液CCL13水平顯著升高。與KL2級膝關節骨關節炎患者相比，KL3級的膝關節骨關節炎患者滑液中CCL13水平顯著較高。膝關節骨關節炎患者的血清及滑液CCL13水平與KL分級標準所評估的疾病嚴重程度密切相關，以上結果比較，差異具有統計學意義（P<0.05）。 結論 血清及滑液中CCL13水平與骨關節炎的放射學嚴重程度密切相關。CCL13水平或許可作為骨關節炎進展的標記物。

[關鍵詞] CCL13；血清；滑液；嚴重性；骨關節炎

[中圖分類號] R684.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2015）16-33-04

Association of CCL13 levels in serum and synovial fluid with the radiographic severity of knee osteoarthritis

GAO Feng

The 2nd Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001，China

[Abstract] Objective CCL13，a recently identified CC chemokine，plays an important role in the process of joint destruction， which is considered a common cause for osteoarthritis （OA）.This study aims to examine the relation of CCL13 levels in serum and synovial fluid （SF） with the radiographic severity of OA. Methods CCL13 levels in serum and SF were evaluated using enzyme-linked immunosorbent assay method in 240 patients with knee OA and 134 control subjects.The progression of OA was classified using the Kellgren-Lawrence （KL） system by evaluating x-ray changes observed in anteroposterior knee radiography. Results Knee OA patients had higher levels of serum CCL13 compared with control subjects.Knee OA patients with KL grade 4 showed significantly elevated CCL13 levels in serum and SF compared with those with KL grades 2 and 3.Knee OA patients with KL grade 3 had significantly higher SF levels of CCL13 compared with those with KL grade 2.CCL13 levels in serum and SF of knee OA patients were significantly correlated with disease severity evaluated by KL grading criteria. Conclusion CCL13 levels in serum and SF were correlated with the radiographic severity of OA.CCL13 levels in serum and SF may serve as a biomarker for the progression of OA.

[Key words] CCL13；Serum；Synovial fluid；Severity；Osteoarthritis

骨關節炎是一種引起疼痛、僵化、運動減少、腫脹、捻發音及殘疾的慢性褪行性關節疾病[1]。其特征為關節軟骨退化，伴有關節邊緣的股贅疣，以及滑膜的慢性非特異性炎癥[2]。在臨床上，膝關節是骨關節炎的主要發病部位[3]。在發病機理中有很多致病因素，如年齡、肥胖、女性、吸煙、遺傳、關節損傷、炎癥、以及一些機械和代謝因素，并且這些因素也被公認為是骨關節炎的危險因素[4]?；诎腚装彼釟埩粑锏姆植?，可將趨化因子分為4類。4組趨化因子分別為CC、C、CXC和CX3C，C指半胱氨酸，X指任何氨基酸殘留物，因此將其受體命名為CCR、CR、CXCR和CX3CR[5]，趨化因子及其受體通過將白細胞募集于炎癥部位，而與骨關節炎等多種炎癥疾病相關[6]。CCL13也稱為單核細胞趨化蛋白4，是CC趨化因子的家族成員。一般認為，CCL13通過將單核細胞和淋巴細胞募集、蓄積于關節而參與關節損傷的過程[7]。近來的研究表明，與健康個體相比，骨關節炎患者血清中的CCL13水平升高[8]。endprint

這些結果提示，CCL13可能與骨關節炎的發病機制相關。本研究旨在確定膝關節骨關節炎患者的血清和滑液中CCL13水平是否與疾病的嚴重程度相關。

1 資料與方法

1.1 一般資料

該研究包含182個病例，根據臨床癥狀標準（美國風濕病學會）和放射診斷標準，這些患者至少一個膝蓋被診斷為骨關節炎。排除類風濕性關節炎和自身免疫性疾病的病例，包括風濕性關節炎、系統性紅斑狼瘡、痛風、過去的3個月內接受糖皮質激素注射治療或非甾體類抗炎藥的病例、有外傷史的病例，且由兩位經驗豐富的風濕病專家使用偏光顯微鏡檢查每一病例的SF。伴有焦磷酸鈣晶體沉積病的病例也被排除。經臨床和放射診斷無OA的134例、年齡和性別匹配的樣本作為空白對照組。

1.2 方法

1.2.1 OA的放射學診斷 由兩位不知道結果的分級者根據KL分級系統對疾病的嚴重程度進行分級[9]。至少一只腿膝關節放射診斷為KL2級或更嚴重的病例，則診斷為膝關節OA患者。選擇雙關節中分級較高的一個用于分析。雙膝關節影像學診斷為無OA，即KL為0級的樣本作為對照組。

1.2.2 實驗方法 整夜禁食之后在早晨7：00之前取靜脈血。在處理OA之前，從首次接受玻尿酸注射治療的患者中抽取SF，使用酶聯免疫吸附試驗定量血清及滑液中的CCL13水平（R&D系統，明尼阿波利斯市，MN）。

1.3 統計學處理

數據以（）或中位數（四分間距）表示。使用諾夫檢驗檢測數據齊性。使用t檢驗、曼-惠特尼U檢驗、或x2檢驗比較OA組與空白組之間的特征。使用克魯斯卡爾Wallis檢驗的方法比較不同KL等級AO患者血清和滑液中CCL13水平。使用Spearman相關分析和多項邏輯回歸分析來判斷血清和滑液數據。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 血清中的CCL13水平

與對照組相比，膝關節OA患者血清CCL13水平顯著增高（P<0.01），兩組患者年齡和性別等一般臨床資料比較差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表1。

2.2 不同KL等級膝關節OA患者的CCL13水平比較

與KL2級、3級的膝關節OA患者相比，KL4級患者血清和滑液中的CCL13水平更高。而且與KL2級的膝關節OA患者相比，KL3級膝關節OA患者滑液中的CCL13水平顯著更高（P=0.006<0.05）。然而，對于KL2級、3級的膝關節OA患者，血清中的CCL13水平無統計學意義（P=0.067>0.05）。見表2。

2.3 臨床指標與KL等級之間的聯系

Spearman相關性分析表明，血清和滑液中的CCL13水平與KL等級相關（分別是r=0.304，P<0.01及r=0.390，P<0.01）。多項邏輯回歸分析表明，血清和滑液中的CCL13水平都與KL等級呈正相關（P<0.01）。

3 討論

本研究首次報道了血清及滑液中CCL13水平與膝關節骨關節炎放射學嚴重性之間的關系。結果表明，與空白對照組相比，膝關節OA患者的血清CCL13水平顯著升高。此外，CCL13水平關聯性分析表明，血清和滑液CCL13水平與KL等級相關。

Iwamoto等[10]報道，CCL13通過激活胞外信號調節激酶絲裂原活化蛋白激酶級聯反應而促進成纖維細胞樣滑膜細胞（FLS）增殖。也有報道，FLS增殖與OA的發病機制相關?；そM織中成纖維細胞樣滑膜細胞的增殖促進慢性炎癥，通過促進各種細胞因子、趨化因子和基質金屬蛋白酶（MMPs）的生成破壞關節軟骨[11]。這一結果表明，CCL13可能通過促進FLS增殖而促進關節軟骨退化，并最終引起OA的發生。此外，胞外信號調節激酶在上調MMP的表達中具有重要作用，如MMP-1、MMP-2和MMP-9[12]。骨關節炎的特征為胞外基質成分的降解[13]?；|金屬蛋白是結構相關性鈣依賴性和鋅依賴性的蛋白水解酶家族成員，與胞外基質許多成分的降解相關[14]。因此我們推測，CCL13可能直接通過促進不同的MMPs而參與OA的發病機制。

趨化因子是在炎癥部位炎癥性細胞聚集中起到重要作用的小趨化性細胞因子[15]。已證明炎癥因子與OA的發病機制相關[16]。通過促進炎性反應，CCL13可能直接促進OA的發展。另一方面，在人軟骨細胞中，干擾素γ顯著促進CCL13生成，在白介素1β或腫瘤壞死因子α的共同作用下，可增強這一作用[10]。因此，CCL13被認為與炎癥性細胞因子相互作用，而后在軟骨細胞內引起炎性應答，最終引起軟骨損傷。

研究表明，趨化因子與OA的發病機制相關，而干擾素誘導蛋白10（CXCL10）、基質細胞衍生因子1（CXCL12）及巨噬細胞炎性蛋白1α（CCL3）都與OA嚴重性相關[17-19]，因此我們假設，CCL13也可能與OA的發病機制相關，且評估了血清及滑液中CCL13水平與OA嚴重性之間的關聯性。我們的結果表明，與空白對照組相比，膝關節OA患者血清CCL13水平顯著更高。這與另一項研究相一致，另一項研究也表明，與空白對照組比較，OA患者軟骨中CCL13的表達、血清中CCL13的濃度顯著較高[8]。此外，當前研究提示血清及滑液中的CCL13水平與KL等級相關。這些結果都指出了CCL13在OA發病機理中的作用。血清及滑液中的CCL13水平或許可以作為評價OA進展的生物標記物。

該研究有一些潛在的局限性：（1）該樣本容量不是足夠大，難以得到確切的結論，將來仍需大量的研究；（2）我們的研究是橫斷面研究，將來必須要縱向研究來證實其因果關系；（3）由于道德限制，我們沒有評估膝關節OA患者和空白對照組之間SF中CCL13水平之間的差異性。

綜上所述，血清及滑液中的CCL13水平與膝關節OA嚴重性呈正相關。除了傳統的評估膝關節OA風險和嚴重性的方法之外，血清及滑液中的CCL13水平可作為一種新的生物標記物。endprint

[參考文獻]

[1] Iagnocco A，Naredo E.Osteoarthritis：research update and clinical applications[J].Rheumatology （Oxford），2012，51：2-5.

[2] Xue F，Zhang C，He Z，et al.Analysis of critical molecules and signaling pathways in osteoarthritis and rheumatoid arthritis[J].Mol Med Rep，2013，7：603-607.

[3] Peer MA，Lane J.The Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score （KOOS）：a review of its psychometric properties in people undergoing total knee arthroplasty[J].J Orthop Sports Phys Ther，2013，43：20-28.

[4] Sandell LJ.Etiology of osteoarthritis：genetics and synovial joint development[J].Nat Rev Rheumatol，2012，8：77-89.

[5] Amedei A，Prisco D，Elios MM.The use of cytokines and chemokines in the cancer immunotherapy[J].Recent Pat Anticancer Drug Discov，2013，8：126-142.

[6] Baumann T，Affentranger S，Niggli V.Evidence for chemokine-mediated coalescence of preformed flotillin hetero-oligomers in human T-cells[J].J Biol Chem，2012，287：664-672.

[7] Yamaguchi A，Nozawa K，Fujishiro M，et al.CC motif chemokine ligand 13 is associated with rheumatoid arthritis pathogenesis[J].Mod Rheumatol，2012，23：856-863.

[8] Iwamoto T，Okamoto H，Iikuni N，et al.Monocyte chemoattractant protein-4 （MCP-4）/CCL13 is highly expressed in cartilage from patients with rheumatoid arthritis[J].Rheumatology （Oxford），2006，45：421-424.

[9] Kellgren JH，Lawrence JS.Radiological assessment of osteo-arthrosis[J].Ann Rheum Dis，1957，16：494-502.

[10] Iwamoto T，Okamoto H，Kobayashi S，et al.A role of monocyte chemoattractant protein-4 （MCP-4）/CCL13 from chondrocytes in rheumatoid arthritis[J].FEBS J，2007，274：4904-4912.

[11] Muller-Ladner U，Ospelt C，Gay S，et al.Cells of the synovium in rheumatoid arthritis[J].Synovial fibroblasts Arthritis Res Ther，2007，9：223.

[12] Smalley KS.A pivotal role for ERK in the oncogenic behaviour of malignant melanoma[J].Int J Cancer，2003，104：527-532.

[13] Yano R，Yamamura M，Sunahori K，et al.Recruitment of CD16+ monocytes into synovial tissues is mediated by fractalkine and CX3CR1 in rheumatoid arthritis patients[J].Acta Med Okayama，2007，61：89-98.

[14] Nanki T，Imai T，Nagasaka K，et al.Migration of CX3CR1-positive T cells producing type 1 cytokines and cytotoxic molecules into the synovium of patients with rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2002，46：2878-2883.

[15] Iwamoto T，Okamoto H，Toyama Y，et al.Molecular aspects of rheumatoid arthritis：chemokines in the joints of patients[J].FEBS J，2008，275：4448-4455.

[16] Pantsulaia I，Kalichman L，Kobyliansky E.Association between radiographic hand osteoarthritis and RANKL，OPG and inflammatory markers[J].Osteoarthritis Cartilage，2010，18：1448-1453.

[17] Saetan N，Honsawek S，Tanavalee A，et al.Association of plasma and synovial fluid interferon-F inducible protein-10 with radiographic severity in knee osteoarthritis[J].Clin Biochem，2011，44：1218-1222.

[18] Xu Q，Sun XC，Shang XP，et al.Association of CXCL12 levels in synovial fluid with the radiographic severity of knee osteoarthritis[J].J Investig Med，2012，60：898-901.

[19] Vangsness CT，Burke WS，Narvy SJ，et al.Human knee synovial fluid cytokines correlated with grade of knee osteoarthritisVa pilot study[J].Bull NYU Hosp Jt Dis，2011，69：122-127.

（收稿日期：2015-07-24）endprint