Ⅱ型膠原羧基端端肽與骨關節(jié)炎的關系

韓崇濤等

【摘 要】 通過搜集近年來有關Ⅱ型膠原羧基端端肽特點及其與骨關節(jié)炎關系的研究文獻，分析總結(jié)其在骨關節(jié)炎病情進展中的水平變化，探討關節(jié)軟骨標志物Ⅱ型膠原羧基端端肽在骨關節(jié)炎患者中的臨床意義。Ⅱ型膠原羧基端端肽與骨關節(jié)炎關系密切，對骨關節(jié)炎早期診斷與病情評估具有一定的參考意義。

【關鍵詞】 骨關節(jié)炎；Ⅱ型膠原羧基端端肽；診斷意義；綜述

doi：10.3969/j.issn.2095-4174.2015.10.019

骨關節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是一種中老年多發(fā)的慢性進行性骨關節(jié)疾病，以關節(jié)軟骨退行性改變伴軟骨下骨硬化和繼發(fā)性骨質(zhì)增生為主要病變，表現(xiàn)為不同程度的關節(jié)疼痛、腫脹、畸形等癥狀[1]。目前OA的臨床診斷以臨床表現(xiàn)及影像學特征為主，往往比較滯后，對病變早期診斷比較困難。隨著研究的深入，關節(jié)軟骨標志物Ⅱ型膠原羧基端端肽（C-terminal crosslinking telopeptide of typeⅡcollagen，CTX-Ⅱ）日益成為研究熱點，本文就其與OA的關系綜述如下。

1 CTX-Ⅱ概述與特點

關節(jié)軟骨是一種特定類型的結(jié)締組織，由1%的軟骨細胞和99%的軟骨基質(zhì)組成，無血管、神經(jīng)及淋巴組織分布。其中軟骨基質(zhì)由膠原蛋白、水分及蛋白聚糖合成，膠原成分主要是Ⅱ型膠原，是由三股α1鏈組成的螺旋結(jié)構(gòu)，每條α鏈兩端分別是氨基端肽和羧基端肽，正常狀態(tài)下膠原網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的合成與降解維持著平衡，在OA的病情進展中，這種平衡被打破，降解代謝大于合成代謝，導致關節(jié)軟骨的損傷，作為Ⅱ型膠原的降解產(chǎn)物之一的CTX-Ⅱ，來源于其羧基末端，因而被稱為Ⅱ型膠原羧基端端肽[2]。CTX-Ⅱ最早是由Eyre等在研究牛軟骨過程中發(fā)現(xiàn)，可被組織蛋白酶裂解成小分子多肽，其中EKGPDP小肽來自CTX-Ⅱ的中間部分。CTX-Ⅱ是目前唯一能夠同時在關節(jié)滑液、血液及尿液中檢測到的軟骨代謝標志物，且完全來自于成熟的非合成的Ⅱ型膠原，其樣品穩(wěn)定性及可靠性時間較長，在OA的臨床檢測中更有意義，故檢測關節(jié)液、血液或尿液中的EKGPDP小肽，可以作為了解CTX-Ⅱ水平的指標，并有良好的穩(wěn)定性和可靠性，是綜合反映關節(jié)軟骨損傷累計程度的生物標志物[3-5]。

2 CTX-Ⅱ水平的測定

目前CTX-Ⅱ的測定采用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA），查閱資料發(fā)現(xiàn)，女性OA患者尿液中CTX-Ⅱ的水平明顯高于男性患者[6]；有研究表明，雌激素可影響男女CTX-Ⅱ水平[7]；也有學者提出，男性、女性間關節(jié)CTX-Ⅱ水平差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05）[8]。目前CTX-Ⅱ測定方法需要進一步研究。

3 CTX-Ⅱ與OA的關系

3.1 CTX-Ⅱ與OA關節(jié)軟骨及滑膜的關系 關于CTX-Ⅱ在軟骨損傷中的分子生物標志作用，王麗華等[9]進行了相關研究，實驗采用T-2毒素造大鼠關節(jié)軟骨損傷模型，以透明軟骨的組織病理和超微結(jié)構(gòu)改變作為判斷軟骨損傷程度的依據(jù)，并用ELISA法檢測大鼠不同階段血清CTX-Ⅱ和脫氧吡啶啉（DPD）的水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗組大鼠關節(jié)軟骨尤其是Ⅱ型膠原明顯損害；且實驗組大鼠血清CTX-Ⅱ水平在3個月時含量比對照組明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）；6個月時，雖然仍比對照組高，但差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05）。得出血清CTX-Ⅱ?qū)﹃P節(jié)軟骨早期反應敏感，可以作為關節(jié)軟骨損傷早期的生物標志物的結(jié)論。Nielsen等[10]采用前交叉韌帶切除術法誘導建立OA模型，并檢測病變區(qū)軟骨蛋白提取液中CTX-Ⅱ的含量變化，發(fā)現(xiàn)CTX-Ⅱ在術后1，2，4周的水平與假手術組比較，明顯升高。Jung等[11]研究發(fā)現(xiàn)，OA患者尿液中的CTX-Ⅱ水平與正常人相比，顯著增高。李正南等[12]探討了膝關節(jié)液CTX-Ⅱ水平與滑膜炎程度之間的關系，發(fā)現(xiàn)膝關節(jié)液中CTX-Ⅱ水平可作為關節(jié)軟骨損傷累積程度的生物標記物，并且還可以反映關節(jié)滑膜炎程度，其水平升高提示滑膜炎嚴重。但呂嘉[8]研究結(jié)果顯示，關節(jié)液中CTX-Ⅱ濃度作為單獨指標在不同關節(jié)軟骨損傷程度的差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05），與軟骨損傷程度無相關性（P > 0.05）。

這些研究提示，CTX-Ⅱ能夠在血液、局部關節(jié)液及尿液中檢測到，并且在反映骨、軟骨及滑膜代謝水平方面有一定的意義。

3.2 CTX-Ⅱ在OA早期診斷中的意義

3.2.1 診斷及病情監(jiān)測 任戈亮等[13]采用前交叉韌帶切除術誘導大鼠OA模型，研究血清CTX-Ⅱ在OA早期診斷及病情評估的意義，發(fā)現(xiàn)血清CTX-Ⅱ水平在未出現(xiàn)病理變化時就已經(jīng)開始升高，與病灶區(qū)軟骨中CTX-Ⅱ表達一致，可作為OA早期診斷和病情評估的參考指標。劉淵[14]采用Kellgren和Lawrence法對70例符合標準的OA患者進行放射學病情分級，研究發(fā)現(xiàn)，在Ⅰ級、Ⅳ級患者血清CTX-Ⅱ水平與Ⅱ級、Ⅲ級患者水平差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.05），在OA早期上升不顯著，關節(jié)狹窄時水平最高，隨著關節(jié)間隙的進一步狹窄其水平又有所下降，并且CTX-Ⅱ與OA病變相關性最高，呈正相關（r = 0.923）。得出結(jié)論，血清CTX-Ⅱ水平是反映軟骨代謝的特異性指標，可以反映OA病情、證型等變化。還有研究顯示，關節(jié)滑液中CTX-Ⅱ在OA早期還未顯示放射學改變時就顯著升高，水平高達正常對照組的2倍[15]。

3.2.2 藥物療效監(jiān)測 由于影像學表現(xiàn)在OA的診斷中比較滯后，因此在監(jiān)測治療OA的藥物療效方面，OA生物標志物可以較早地反映出效果。有研究發(fā)現(xiàn)，口服硫酸氨基葡萄糖12個月的OA患者，CTX-Ⅱ水平明顯下降，表明氨基葡萄糖對軟骨高代謝具有抑制作用[16]。

4 生物標志物聯(lián)合應用

雖然目前有研究證實CTX-Ⅱ可用于OA的早期診斷中，但是單一檢測還是聯(lián)合其他標志物檢測，尚存在爭議。于偉光等[17]實驗研究發(fā)現(xiàn)，在統(tǒng)計學意義上，聯(lián)合CTX-Ⅱ、基質(zhì)金屬蛋白酶-3、腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1進行檢測，對OA早期診斷更充分靈敏；血清CTX-Ⅱ在診斷早期OA方面缺乏靈敏性。劉淵[14]研究發(fā)現(xiàn)，CTX-Ⅱ聯(lián)合軟骨寡基質(zhì)蛋白（COMP）能大大提高OA診斷的準確性，在膝OA的發(fā)病機制中具有重要的作用。

5 結(jié)語與展望

綜上所述，CTX-Ⅱ在反映關節(jié)軟骨的損傷、OA的早期診斷及病情監(jiān)測、監(jiān)測藥物療效方面表現(xiàn)出日益明顯的優(yōu)勢。雖然有研究顯示其敏感性不高，在單一檢測還是聯(lián)合其他軟骨生物標志物檢測還存在爭議，而且關于聯(lián)合標志物檢測的研究存在不一致，主要體現(xiàn)在實驗選擇的標志物和數(shù)量不一致，缺乏最優(yōu)聯(lián)合。在檢測方面，CTX-Ⅱ的水平受性別、年齡、樣品離心前的存放時間及溫度、體重及藥物等方面的影響，在實際應用時，需要考慮這些影響因素。以上這些因素都會影響檢測的準確性，相信隨著分子生物學研究的不斷深入，CTX-Ⅱ的研究會有所突破，尋找到特異性和靈敏性兼有的生物標記物，從而為OA的早期診斷和治療提供依據(jù)。

6 參考文獻

[1] 中華中醫(yī)藥學會.骨性關節(jié)炎[J].風濕病與關節(jié)炎，2013，2（2）：71-72.

[2] 賞后來，郭亭，趙建寧.骨性關節(jié)炎實驗室診斷指標的意義及研究進展[J].醫(yī)學研究生學報，2012，25（2）：204-207.

[3] 王學宗，高寧陽，劉婷，等.軟骨標志物CTX-Ⅱ在骨關節(jié)炎中的應用[J].中國骨傷，2013，26（3）：260-263.

[4] Cahue S，Sharma L，Dunlop D，et al.The ratio of type Ⅱ collagen breakdown to synthesis and its relationship with the progression of knee osteoarthritis[J].Osteoarthritis Cartilage，2007，15（7）：819-823.

[5] Nakoshi Y，Hasegawa M，Sudo A，et al.Regulation of tenascin-C expression by tumor necrosis factor alpha in cultured human osteoarthritis chondrocytes[J].J Rheumatol，2008，35（1）：147-152.

[6] Reijman M，Hazes JM，Bierma-Zeinstra SM，et al.A new marker for osteoarthritis：cross-sectional andlongitudinal approach[J].Arthritis Rheum，2004，50（8）：2471-2478.

[7] Ham KD，Loeser RF，Lindgren BR，et al.Effects of long-term estrogen replacement therapy on osteoarthritis severity in cynomolgus monkeys[J].Arthritis Rheum，2002，46（7）：1956-1964.

[8] 呂嘉.骨關節(jié)炎患者關節(jié)液中CTX-Ⅱ和PⅡCP的檢測及臨床意義[D].太原：山西醫(yī)科大學，2012.

[9] 王麗華，石玉霞，付瑩，等.Ⅱ型膠原羧基端端肽和脫氧吡啶啉在實驗性大鼠關節(jié)軟骨損傷中的生物標志作用[J].當代醫(yī)學，2009，15（16）：1-3.

[10] Nielsen RH，Stoop R，Leeming DJ，et al.Evolution of cartilage damage by measuring collagen degradation products in joint extracts in traumatic model ofosteoarthritis[J].Biomarkers，2008，13（1）：79-87.

[11] Jung M，Christgau S，Lukoschek M，et al.Increased urinary concentration of collagen type Ⅱ C-telopeptide fragments in patients with osteoarthritis[J].Pathobiology，2004，71（2）：70-76.

[12] 李正南，衛(wèi)小春，張志強，等.膝關節(jié)液中Ⅱ型膠原羧基端端肽含量與滑膜炎程度的關系[J].中國骨與關節(jié)損傷雜志，2008，23（9）：734-736.

[13] 任戈亮，桂鑒超，王黎明，等.Ⅱ型膠原羧基端端肽對骨關節(jié)炎早期診斷和病情評估的實驗研究[J].南京醫(yī)科大學學報：自然科學版，2010，30（5）：653-657.

[14] 劉淵.膝骨關節(jié)炎病證特征及與CTX-Ⅱ和COMP的相關性研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學，2011.

[15] Chevalier X，Conrozier T.Biological markers for osteoarthritis：an update[J].Joint Bone Spine，2005，72（2）：106-109.

[16] Christgau S，Henrotin Y，Tanko LB，et al.Osteoarthritic patients with high cartilage turnover show increased responsiveness to the cartilage protecting effects of glucosamine sulphate[J].Clin Exp Rheumatol，2004，22（1）：36-42.

[17] 于偉光，張新潮，朱行飛，等.四種血清生物標志物聯(lián)合檢測早期診斷和評價骨關節(jié)炎的價值[J].中國組織工程研究，2013，17（15）：2685-2692.

收稿日期：2015-06-03；修回日期：2015-07-06