膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13指標的相關(guān)性分析

金鵬 陳俊杰 莊汝杰★

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13指標的相關(guān)性分析

金鵬 陳俊杰 莊汝杰★

目的 分析膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎（KOA）ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13的相關(guān)性。方法 收集2014年11月至2015年2月就診且符合KOA診斷標準的患者24例，對患側(cè)膝關(guān)節(jié)行矢狀位ute序列磁共振掃描以獲取影像學膝軟骨炎性面積，同日收集患者膝關(guān)節(jié)液標本，應用酶聯(lián)免疫吸附劑測定法（ELISA）檢測關(guān)節(jié)液基質(zhì)金屬蛋白酶13（MMP-13）指標，最后采用Pearson相關(guān)分析探討磁共振影像學炎性面積與MMP-13指標的相關(guān)性。結(jié)果 24例KOA患者關(guān)節(jié)液MMP-13指標為（0.179±0.03）pg/ml，磁共振炎性面積為（144.23±91.95）mm2，Pearson相關(guān)性分析顯示兩組數(shù)據(jù)呈正相關(guān)（r=0.920，P＜0.01）。結(jié)論 KOA ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13指標呈正相關(guān)，MMP-13是KOA炎癥發(fā)展的重要指標。

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎 磁共振成像 超短回波時間 MMP-13

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎（KOA）是一種以關(guān)節(jié)軟骨退化、骨質(zhì)增生為主要特點的慢性退行性關(guān)節(jié)病，常發(fā)生于中老年人群［1］，是在力學及生物學因素的共同參與下，軟骨細胞、細胞外基質(zhì)及軟骨下骨三者之間分解和合成失衡、代謝紊亂的結(jié)果。基質(zhì)金屬蛋白酶13（MMP-13）因可以優(yōu)先降解其主要成分為II 型膠原軟骨基質(zhì)而在骨關(guān)節(jié)炎（OA）生物學發(fā)病機制中所發(fā)揮的作用備受關(guān)注。本文旨在分析KOA ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13的相關(guān)性，為MMP-13作為KOA炎癥發(fā)展的一項重要指標提供研究支持。

1 臨床資料

1.1 一般資料 收集2014年11月至2015年2月在浙江省中醫(yī)院就診且符合診斷標準的KOA患者24例，其中男14例，女10例；年齡40～70歲，平均45歲。KOA臨床診斷標準采用2007年中華醫(yī)學會骨科學分會修訂的標準：（1）近1個月內(nèi)反復膝關(guān)節(jié)疼痛。（2）X線片（站立或負重位）示關(guān)節(jié)間隙變窄、軟骨下骨硬化和（或）囊性變、關(guān)節(jié)緣骨贅形成。（3）關(guān)節(jié)液（≥2次）清亮、粘稠，WBC＜2000個/ml。（4）中老年患者（≥40歲）。（5）晨僵≤30min。（6）活動時有骨摩擦音（感）。綜合臨床+實驗室及X線檢查，符合（1）+（2）或（1）+（3）+（5）+（6）或（1）+（4）+（5）+（6）可診斷為KOA。所有患者在留取關(guān)節(jié)液樣本前1個月內(nèi)未應用任何藥物，1年內(nèi)無關(guān)節(jié)穿刺治療及關(guān)節(jié)內(nèi)用藥史。

1.2 儀器設(shè)備 MMP-13 酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）試劑盒購自美國ABcam公司。酶標儀型號： 美國BioTex公司ELx800型全自動酶標儀。磁共振成像儀型號為西門子Verio 3.0TMR，掃描序列采用超短回波時間（UTE）序列。

1.3 方法 （1）24例KOA患者均應用磁共振ute序列對患側(cè)膝關(guān)節(jié)軟骨進行矢狀位掃描。掃描結(jié)束后，由1名資深骨科醫(yī)師（臨床工作＞10年，博士學歷）分析磁共振圖像，選取炎性面積最大且最清晰的矢狀位掃描層，手工精確描繪炎性區(qū)域（包括股骨內(nèi)側(cè)髁和脛骨內(nèi)側(cè)平臺）（見圖1），并使用圖像處理軟件計算描繪區(qū)內(nèi)的炎性面積。（2）磁共振掃描結(jié)束后，24例KOA患者均各自在同日留取膝關(guān)節(jié)液?；颊哐雠P屈膝位，常規(guī)消毒鋪巾，采用髕下入路穿刺針尖進入關(guān)節(jié)腔，回抽無血后抽取2ml關(guān)節(jié)液，置于無菌塑料離心管中，10min內(nèi)常溫4000r/min離心5min，取上清液置EP管，編號后保存于-80°冰箱中待測。24例待測關(guān)節(jié)液標本均按ELISA試劑盒說明書檢測MMP-13含量。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件包。樣本均采用Kolmogorov-Smirnov 正態(tài)分布檢驗，并對兩組數(shù)據(jù)進行Pearson 相關(guān)性分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

圖1 2例KOA軟骨ute序列磁共振矢狀位掃描炎性區(qū)域示意圖

2 結(jié)果

24例KOA患者關(guān)節(jié)液MMP-13指標為（0.179±0.03）pg/ml，磁共振炎性面積為（144.23±91.95）mm2，24對數(shù)據(jù)無法詳細列表給出，故作者關(guān)節(jié)液MMP-13指標為y軸（單位：pg/ml），以ute序列磁共振炎性面積為X軸（單位：mm2）、運用excel軟件建立散點圖（見圖2）。Kolmogorov-Smirnov檢驗顯示兩組數(shù)據(jù)均呈正態(tài)分布。Pearson相關(guān)性分析顯示，ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13指標呈顯著性正相關(guān)關(guān)系（r=0.920，P＜0.01）。

圖2 ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13指標的散點圖

3 討論

OA的病因及發(fā)病機制尚未完全明確，現(xiàn)今認為是力學及生物學因素共同作用下，軟骨細胞、細胞外基質(zhì)及軟骨下骨代謝紊亂、降解與合成失衡的結(jié)果。由于人體力學結(jié)構(gòu)，正常人步行和站立時，膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室承載65%～70%的人體重力和地面反作用力［2］，引起內(nèi)側(cè)軟骨的長期機械磨損，這便是力學因素的作用結(jié)果，故內(nèi)側(cè)間室KOA發(fā)病率相較于外側(cè)更高。本資料中24例炎性區(qū)域均分布于股骨內(nèi)側(cè)髁及脛骨內(nèi)側(cè)平臺，這與人體力學因素所致發(fā)病特點相符合。

近幾年來分子生物學和細胞生物學不斷發(fā)展，國內(nèi)外眾多學者對OA的生物學發(fā)病機制進行了深入研究，認為軟骨退變的病理變化過程中蛋白降解酶（寡聚基質(zhì)蛋白酶和金屬基質(zhì)蛋白酶）起著至關(guān)重要的作用。關(guān)節(jié)滑液作為軟骨組織營養(yǎng)的供給源，在軟骨的生理代謝及病理變化中的作用極其重要。在軟骨及滑膜受到內(nèi)外因素（包括機械因素）的刺激后，即可分泌基質(zhì)金屬蛋白酶釋放至關(guān)節(jié)滑液，盡管這些降解酶受到滑液中抑制劑的抑制，但持續(xù)的刺激使軟骨的降解大于合成，從而誘發(fā)軟骨的退變。由滑膜及軟骨組織分泌的各類代謝產(chǎn)物均進入關(guān)節(jié)液，在關(guān)節(jié)液中經(jīng)過一定的代謝變化進而發(fā)揮其特定的生理病理作用，因此檢測關(guān)節(jié)液中蛋白降解酶的含量從而間接判斷軟骨組織的代謝情況已在臨床及實驗室廣泛開展。

隨著磁共振成像技術(shù)的飛速發(fā)展，開發(fā)了許多短T2成分的成像方法，使臨床磁共振成像系統(tǒng)不但能采集到短T2成分的信號，甚至可能將短T2成分的不同組織區(qū)別開來，擴展了磁共振成像視野。超短回波時間脈沖（UTE）序列的TE值介于0.008～0.500ms之間，可主要在短T2成分組織的關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨橫向弛豫時間衰減至1之前采集其信號，相較于常規(guī)序列能夠更敏感的識別深層鈣化軟骨［3］，常作為KOA早期影像學診斷，故被應用于本研究磁共振炎性面積的獲取。

人體關(guān)節(jié)軟骨除水分外主要由兩種大分子構(gòu)成：II型膠原（60%）及大蛋白聚糖，而MMP-13因其可以優(yōu)先強力地降解II型膠原使其成為骨膠原酶中最有效的酶。Roach等［4］在臨床研究中發(fā)現(xiàn)MMP-13在關(guān)節(jié)軟骨破壞的患者中高度表達，說明MMP-13表達水平的升高可能是影響關(guān)節(jié)軟骨退化、炎癥發(fā)展的重要因素。Higashiyama等［5］研究發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨中MMP-13含量與軟骨退變呈正相關(guān)，從而再次證實MMP-13 在OA發(fā)病機制中的關(guān)鍵作用。本資料發(fā)現(xiàn)KOA ute序列磁共振炎性面積與關(guān)節(jié)液MMP-13指標呈正相關(guān)，MMP-13是KOA炎癥發(fā)展的重要指標，與上述文獻報道相一致。綜上所述，MMP-13具有軟骨降解的作用，通過研究MMP-13抑制劑防止關(guān)節(jié)軟骨退變來治療OA可能成為創(chuàng)新與熱點。

1 黃洪容.我國社區(qū)中老年人膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病趨勢分析.當代醫(yī)學，2012，18（12）： 59～60.

2 MA Hunt， KL Bennell.Predicting dynamic knee joint load with clinical measures in people with medial knee osteoarthritis .The Knee，2011，18（4）：231～234.

3 Hajimu，Goto，Masahiko，et al.Magnetic resonance imaging （MRI） of articular cartilage of the knee using ultrashort echo time （uTE） sequences with spiral acquisition .Journal of Medical Imaging and Radiation Oncology，2012，56（3）：318～323.

4 Roach HI，Yamada N，Cheung KS，et al.Association between the abnormal expression of matrix-degrading enzymes by human osteoarthritic chondrocytes and demethylation of specific CpG sites in the promoter regions .Arthritis Rheum，2005，52（10）：3110～3124.

5 Higashiyama R，Miyaki S，Yamashita S，et al.Correlation between MMP-13 and HDAC7 expression in human knee osteoarthritis.Mod Rheumatol，2010，20（1）：11～17.

浙江省科技廳課題（2013KYB184）；浙江科技廳創(chuàng)新團隊子課題（2011R50022-04）；浙江省重大科技專項（2014C13G2120049）

310053 浙江中醫(yī)藥大學（金鵬 陳俊杰）

310006浙江省中醫(yī)院（莊汝杰）