骨關(guān)節(jié)炎軟骨生物標(biāo)記物的研究進(jìn)展

夏蓉暉， 蔡莉薩， 趙綿松 (北京世紀(jì)壇醫(yī)院風(fēng)濕免疫科， 北京 100038;通訊作者，E-mail:zmsdoctor@163.com)

骨關(guān)節(jié)炎軟骨生物標(biāo)記物的研究進(jìn)展

夏蓉暉， 蔡莉薩， 趙綿松*(北京世紀(jì)壇醫(yī)院風(fēng)濕免疫科， 北京 100038;*通訊作者，E-mail:zmsdoctor@163.com)

骨關(guān)節(jié)炎; 生物學(xué)標(biāo)記物; Ⅱ型膠原C－端肽; 軟骨寡聚基質(zhì)蛋白; 軟骨基質(zhì)蛋白YKL-40

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是一種臨床常見的關(guān)節(jié)退行性疾病，主要累及髖、膝、脊柱等負(fù)重關(guān)節(jié)，嚴(yán)重影響老年人日?；顒?dòng)，甚至致殘。其診斷主要依靠臨床表現(xiàn)和影像學(xué)證據(jù)，但存在一定的局限性。通過(guò)病理標(biāo)本研究發(fā)現(xiàn)，即使在X線表現(xiàn)正常時(shí)，關(guān)節(jié)軟骨也可能已嚴(yán)重受累。

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，許多研究者都在尋找用于臨床評(píng)價(jià)OA的生物學(xué)標(biāo)志物，不僅可以從分子水平探討發(fā)病機(jī)制，而且在疾病的早期診斷和治療上有重要的指導(dǎo)意義。下面我們主要介紹的是OA軟骨生物學(xué)標(biāo)記物的研究進(jìn)展。

1 Ⅱ型膠原C－端肽(collagen typeⅡC-telopeptide，CTX-Ⅱ)

軟骨由軟骨細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成，膠原排列組成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，賦予軟骨一定的形狀和硬度，蛋白多糖(proteoglycans，PGs)和水使得軟骨富有彈性。其中，Ⅱ型膠原是關(guān)節(jié)軟骨的主要結(jié)構(gòu)成分，占膠原總量的80% －90%。Eyre等［1］于1987年首次發(fā)現(xiàn)CTX-Ⅱ，且認(rèn)為其主要是由軟骨中的Ⅱ型膠原在蛋白酶的作用下產(chǎn)生的小分子多肽，其結(jié)構(gòu)是膠原的三螺旋結(jié)構(gòu)。當(dāng)發(fā)生OA時(shí)，組織處于重建或修復(fù)狀態(tài)，更新加速，Ⅱ型膠原降解代謝加快，在蛋白酶的作用下，Ⅱ型膠原首先裂解產(chǎn)生C－端肽，即為CTX-Ⅱ，CTX-Ⅱ在基質(zhì)金屬蛋白酶等的進(jìn)一步作用下，三螺旋結(jié)構(gòu)解離，以小肽形式全部進(jìn)入尿液，與其他軟骨代謝的生物標(biāo)記物相比，其樣品具有較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性(常溫＞24 h)及良好的可靠性(可經(jīng)歷幾次凍融過(guò)程仍保持性狀)，并且是惟一可同時(shí)在血、尿和滑液中測(cè)到的標(biāo)記物［2］。

CTX-Ⅱ的中間區(qū)域有EKGPDP小肽(Ⅱ型膠原羧基末端肽α1鏈片段)，它是蛋白溶解產(chǎn)生的有6個(gè)氨基酸序列的線性表位，只存在于Ⅱ型膠原。因此，體液中的EKGPDP小肽水平可以反映膠原降解情況，通過(guò)測(cè)量體液中EKGPDP 小肽的濃度可了解CTX-Ⅱ水平，從而間接反映軟骨代謝狀況［3］。目前，通常采用競(jìng)爭(zhēng)性酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測(cè)定CTX-Ⅱ。

大量研究表明，CTX-Ⅱ可反映關(guān)節(jié)軟骨降解破壞程度。Jordan等［4］在研究176名男性O(shè)A患者的尿液中CTX-Ⅱ與其膝關(guān)節(jié)影像學(xué)改變關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，在脛骨平臺(tái)和髕股骨面嚴(yán)重退變過(guò)程中，CTX-Ⅱ明顯升高。Reijman等［5］發(fā)現(xiàn)，OA 患者的尿 CTX-Ⅱ水平升高還與軟骨的快速破壞相關(guān)聯(lián)，這提示尿CTX-Ⅱ水平越高，OA的發(fā)病危險(xiǎn)越大，疾病進(jìn)展的可能性也越大。

最近還有一些實(shí)驗(yàn)將CTX-Ⅱ合成和降解的標(biāo)記物聯(lián)合檢測(cè)，以期提高敏感性和特異性。Garnero等［6］在一項(xiàng)確診膝OA患者的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)，同時(shí)具備血清低水平的PⅡANP(ⅡA型前膠原氨基端前肽)和尿液高水平的CTX-Ⅱ分泌與關(guān)節(jié)破壞的速度密切相關(guān)，將這兩種生物學(xué)標(biāo)記物綜合起來(lái)形成一種非配對(duì)的Ⅱ型膠原合成與分解的指數(shù)比檢測(cè)單個(gè)標(biāo)記物能更好地預(yù)測(cè)軟骨的破壞。Cibere等［7］檢測(cè)了201例有膝關(guān)節(jié)疼痛臨床癥狀的白人的10項(xiàng)OA生物學(xué)標(biāo)記物，包括CTX-Ⅱ及其相關(guān)的代謝產(chǎn)物，結(jié)果提示，這些生物學(xué)標(biāo)記物水平和OA的嚴(yán)重程度明顯相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)，與反映軟骨合成的指標(biāo)相比，反映軟骨降解的指標(biāo)更有意義。Conrozier等［8］對(duì)56例髖關(guān)節(jié)OA患者進(jìn)行了CTX-Ⅱ降解產(chǎn)物(C2C，C1，2C)及合成產(chǎn)物(CPⅡ)的血清檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)多關(guān)節(jié)OA患者的CTX-Ⅱ水平明顯降低，這可能提示在OA修復(fù)過(guò)程中代謝加快，導(dǎo)致CTX-Ⅱ不足。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，C2C水平和單髖關(guān)節(jié)OA的發(fā)生之間有顯著的相關(guān)性。此外，Deberg等［9］發(fā)現(xiàn)了軟骨Ⅱ型膠原2種降解產(chǎn)物肽Coll2-1及Coll2-1NO2水平在OA患者中升高。

CTX-Ⅱ作為唯一可同時(shí)在血、尿和滑液中檢測(cè)的標(biāo)志物，其樣品具有較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性，對(duì)臨床常規(guī)檢測(cè)更有意義，因此逐漸成為研究OA生物學(xué)標(biāo)志物的首選指標(biāo)。

2 軟骨寡聚基質(zhì)蛋白(cartilage oligomeric matrix protein，COMP)

COMP是細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的一種，屬于凝血栓蛋白家族，其作為軟骨非膠原蛋白的主要成分，是目前研究較為廣泛、應(yīng)用較多的軟骨生物學(xué)標(biāo)志物。COMP主要由軟骨細(xì)胞分泌，在滑膜和肌腱中也有少量分布。

多項(xiàng)研究證實(shí)COMP水平在OA患者中增加。Sharif等［10］對(duì)115例膝 OA患者隨訪5年發(fā)現(xiàn)，進(jìn)展期患者COMP基礎(chǔ)水平明顯高于非進(jìn)展期患者，即說(shuō)明血清COMP水平與膝OA關(guān)節(jié)損害的程度呈正相關(guān)。最近美國(guó)Boston膝OA研究小組還將血清COMP作為臨床藥物觀察篩選入組和療效評(píng)定的指標(biāo)之一。

也有研究指出，在無(wú)髖OA影像學(xué)特征性表現(xiàn)的患者中，血COMP的升高已被觀察到與髖部相關(guān)癥狀(疼痛，僵直)有關(guān)聯(lián)，但在膝OA患者中無(wú)此發(fā)現(xiàn)［11］。

由于COMP只在關(guān)節(jié)內(nèi)高表達(dá)，具有明顯的組織特異性，因此其作為關(guān)節(jié)軟骨損傷的標(biāo)志物已越來(lái)越受到重視，但其血清水平仍有波動(dòng)，單獨(dú)診斷缺乏足夠的敏感性和特異性。

3 軟骨基質(zhì)蛋白YKL-40

YKL-40是屬于殼質(zhì)酶蛋白家族的一種糖蛋白，又稱人軟骨糖蛋白39(HCpg-39)，主要由關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞、滑膜細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等產(chǎn)生，其mRNA在軟骨細(xì)胞及肝臟中表達(dá)強(qiáng)烈。免疫組織化學(xué)研究表明，YKL-40染色主要集中在OA軟骨的表層和中層的軟骨細(xì)胞中，而不是深層軟骨細(xì)胞中，且在正常人的軟骨中檢測(cè)不到。YKL-40的功能雖然尚不清楚，但越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)其水平與OA的活動(dòng)度及嚴(yán)重程度有相關(guān)性。

Takahashi等［12］在對(duì)71例膝OA女性患者的研究中發(fā)現(xiàn)，有癥狀的OA患者血清YKL-40比無(wú)癥狀者的 YKL-40水平增高更明顯，并進(jìn)一步觀察到Y(jié)KL-40水平與影像學(xué)分級(jí)有關(guān)，但與關(guān)節(jié)間隙無(wú)相關(guān)性。這提示血清的YKL-40水平可反映關(guān)節(jié)軟骨的降解破壞程度，還可反映局部疾病的活動(dòng)性，是關(guān)節(jié)破壞的一個(gè)局部診斷性標(biāo)志物。

Zivanovic等［13］利用超聲測(cè)量了88位OA患者骨贅的長(zhǎng)度和軟骨的厚度，發(fā)現(xiàn)血清YKL-40的濃度和骨贅長(zhǎng)度呈正相關(guān)，并且隨著病程的延長(zhǎng)，YKL-40的濃度也越來(lái)越高，這提示YKL-40可作為軟骨破壞程度的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)之一。

4 其他軟骨生物學(xué)標(biāo)記物

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)也參與了關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)的降解，特別是MMP-1和MMP-3，并受基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)調(diào)節(jié)，可作為判斷療效的指標(biāo)之一。Manicourt等［14］發(fā)現(xiàn)膝OA患者中，鮭魚降鈣素治療后尿CTX-Ⅱ，C2C和MMP-1，3水平明顯下降。

5 小結(jié)

綜上所述，軟骨的生物學(xué)標(biāo)記物擁有較強(qiáng)的敏感性和特異性，可用于OA的早期診斷、監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展和判斷預(yù)后，如能將多種標(biāo)記物聯(lián)合應(yīng)用，可獲得更好的效果。

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R684.3

A

1007 －6611(2011)01 －0094 －03

10.3969/J.ISSN.1007 －6611.2011.01.026

夏蓉暉，女，1981－12生，碩士，醫(yī)師.

2010－09－20］