早期膝骨关节炎患者骨代谢生化学变化的临床分析

【摘要】目的：探讨早期膝骨关节炎（KOA）的骨代谢生化学变化情况，揭示KOA发病机制及为疾病治疗提供新的思路。方法：回顾性分析2023年3月至2024年10月收治的103例KOA患者（观察组）、同期健康体检者100例（对照组）的临床资料。对于研究对象均是采集静脉血液，采取双抗体夹心酶联免疫检测血清骨钙素（BGP）、I 型胶原交联 C-末端肽（CTX-1）、白细胞介素-1（IL-1）的水平。比较两组研究对象的血清骨代谢指标检测结果并且分析骨代谢指标的相关性。结果：观察组检测血清BGP（8.84±1.36）ng/L、CTX-1（1.24±0.35）ng/ml指标水平均低于对照组（t=6.247,10.451，P均＜0.001）；观察组患者检测血清IL-1（234.41±15.56）pg/ml高于对照组（t=23.115，P＜0.001）。Pearson相关性分析，BGP与CTX-1、IL-1均呈正相关（r=0.841,0.864，P均＜0.001），CTX-1与IL-1呈正相关（r=0.804，P＜0.001）。结论：早期KOA患者的血清BGP、CTX-1明显降低，IL-1明显升高，且各项指标间呈现显著相关性，IL-1能够通过影响骨代谢引起KOA的发生。

【关键词】膝骨关节炎；骨代谢生化学；相关性

膝骨关节炎（Knee osteoarthritis,KOA）是现阶段常见的骨科疾病类型，典型特征为患病部位关节慢性疼痛、关节功能障碍[1]。中老年是KOA的好发群体，而对于疾病的患病情况，往往女性的患病率高于男性，且随着年龄的增加疾病患病率也升高。随着我国步入老龄化社会，KOA患病人数也逐渐增加，这对于家庭以及社会均是带来严重经济负担，所以如何有效预防以及治疗疾病成为临床中关注的焦点话题[2]。KOA的发病机制复杂，现有研究尚不明确疾病的确切病机，这样就导致有效治疗及防范手段缺失，因此目前关于KOA发病机制的研究也受到广泛关注[3]。骨代谢的平衡对于关节健康至关重要，KOA患者常常出现骨质疏松或骨质增生，这通常与骨代谢异常有关。例如，骨吸收的过度增加或骨形成的不足会导致关节软骨的退化加速。此外，炎症介质（如细胞因子和趋化因子）的分泌也会影响骨代谢过程，从而加剧骨关节炎的进展[4]。理解这些变化对于制定有效的治疗策略至关重要。本研究通过临床分析早期KOA患者的骨代谢生化学变化，探讨其与关节病理变化的关系，以为改善KOA的管理和治疗提供科学依据，报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2023年3月-2024年10月收治的103例KOA患者（观察组）、同期健康体检者100例（对照组）的临床资料。纳入标准：（1）观察组患者均符合2010年欧洲抗风湿病联盟膝关节炎诊断推荐建议的标准[5]：①近1个月大多数的时间存在膝关节疼痛；②出现骨摩擦音；③晨僵的时间小于等于30分钟；④患者年龄大于等于38岁；⑤存在骨性膨大的情况。参照以上标准，患者若是满足①～④、①+②+⑤、①+④+⑤均是可以确定为OA。（2）所有的病例对象的年龄均是超过18周岁，具备完整的临床资料。（3）本人对研究知情并签署同意书。排除标准：（1）合并结缔组织疾病、自身免疫疾病或者血液系统疾病的患者。（2）伴有心肝肾等的功能损伤患者。（3）存在糖尿病、甲状腺功能亢进或肾上腺功能障碍的患者。（4）妊娠期或者哺乳期女性。（5）精神疾病者。

1.2 方法

1.2.1 材料与试剂

台式高速离心机（常州迅生仪器有限公司，型号：TGL-50）；电热恒温水温箱（苏州威尔实验用品有限公司，型号：HH-6）；全自动定量酶标仪（上海沪粤明科学仪器有限公司，型号：DNM-9602），计时器、加样器、加样器枪头；双抗体夹心酶联免疫检测试剂盒（上海蓝基生物科技有限公司）。

1.2.2 标本采集

所有研究对象均是在采血前一天晚10点禁食，在次日上午8点，选择空腹采血。采血人员经患者肘静脉采集血液4ml，将血液置入状态EDTA抗凝剂的试管中充分混合均匀。将采集的血液即刻送至实验室待检，实验室检测时将试管置于台式离心机，以3000r/min速度、10cm离心半径，持续离心10min分离血清，将血清标本置于-80℃冰箱中保存待检。

1.2.3 指标检测

从冰箱内取出各组研究对象待测样本，将样本置于室温下进行复融。将酶标板取出后，根据标准品顺序加入50μL的标准品溶液，将其置于空白的微孔内且无需进行稀释处理。设定空白孔以及待测的样品孔，针对空白的对照孔无需加样品的相关酶标试剂，而其余则是同待测样品的各项操作均是保持一致。在酶标包被的待测样品空白微孔，加入50μL样品，针对空白的对照孔则是加50μL蒸馏水，经各孔都是加100μL酶标记溶液，加样完成之后，样品加入到酶标仪孔的底部为止，注意需要避免触及孔壁，在轻轻晃动下混合均匀。针对酶标板则是应用封口胶充分密封处理后，在37℃环境下孵育反应1h，针对浓缩洗涤液则是以1:100比例经蒸馏水稀释以备用，对于酶标板持续冲洗5次并确保各孔存在充足水压，对于酶标板洗涤后则应用吸水纸彻底拍干。每一个孔都是加50μL酶标试剂，同时各孔也都是加入50μL的显色剂A以及显色剂B，轻轻震荡以混合均匀，在20-25℃的状态下持续的避光显色10min，之后对各孔都是加50μL终止液，如果终止液的颜色从蓝色转变成为黄色则是表明反应终止。以450nm波长按顺序对于各孔吸光度测定，测定时间选择加终止液15min内进行。测定血清骨钙素（Bone gla protein,BGP）、I 型胶原交联 C-末端肽（Type I collagen cross-linked C-terminal peptide，CTX-1）、白细胞介素-1（Interleukin-1，IL-1），针对相关检测均严格参照步骤规范进行。

1.3 观察指标

（1）针对研究对象的一般资料收集，具体包括性别、年龄、体质量指数、受教育程度；（2）比较两组研究对象血清BGP、CTX-1、IL-1检测结果。（3）分析临床各项指标间的相关性。

1.4 统计学方法

数据处理采用SPSS26.0统计学软件统计分析，对于计量资料符合正态分布数据采用均数±标准差（x̄±s）表示，组间比较采用t检验，计数资料用例数和百分率[n（%）]描述，组间比较采用χ²检验。相关性采取Pearson分析，结果P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

对比两组研究对象一般资料，组间差异无统计意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组研究对象一般资料对比

2.2 骨代谢生化指标

测定骨代谢生化指标，观察组测定BGP、CTX-1指标水平均低于对照组，IL-1指标水平高于对照组，对比组间指标差异具有统计学意义（P＜0.05）。

表2 两组研究对象的血清骨代谢生化指标比较（x̄±s）

2.3 各指标相关性

经Pearson相关性分析，结果显示BGP与CTX-1、IL-1均呈正相关，CTX-1与IL-1呈正相关，详见表3。

表3 KOA患者临床各项指标的相关性

3 讨论

KOA是一种以关节软骨组织退行性变、骨质增生、病变关节周围组织增生为主的临床综合征。疾病呈慢性发病，但是随着时间推移会逐渐演变成为退行性病变，疾病可累及1个或者是多个关节，病变特征则表现为关节边缘、关节软骨下骨组织剥脱或者消失为典型特征[6]。关于KOA的发病机制，既往研究认为疾病发病同性别、年龄、肥胖、遗传、创伤、内分泌紊乱等影响相关，但是具体的疾病发病机制尚且不明确，这也使得临床治疗中缺乏有效治疗措施[7]。因此，研究KOA的发病机制能够为疾病预防及治疗提供思路。

KOA的发病机制复杂且多样，其中炎性因子在疾病的发展中扮演了至关重要的角色。IL-1作为一种强效的促炎因子，能够直接作用于关节软骨中的软骨细胞[8]。研究表明，IL-1通过激活多种信号通路，促进软骨细胞的凋亡（自毁）。这不仅减少了软骨细胞的数量，而且削弱了其修复能力，进一步加剧了关节软骨的退行性变。随着软骨细胞的减少，关节软骨的完整性受损，导致关节表面的光滑度下降，从而引发关节疼痛和功能障碍。IL-1还通过对骨代谢的影响，进一步推动KOA的病理进程[9]。IL-1能够促进成骨细胞分泌破骨细胞活化因子，这些因子促进了破骨细胞的生成和活化。破骨细胞的增加导致骨吸收的加速，骨质变得更加疏松。这一过程会导致骨密度下降，骨小梁被破坏，进而引发骨质疏松和骨质增生（骨刺）的形成。骨质增生虽然是对骨损伤的反应，但常常会加重关节的机械负担，导致进一步的关节损伤和疼痛。本次研究发现，观察组患者的血清IL-1水平显著高于对照组，表明IL-1在KOA的发病和进展中起到了关键作用。进一步的研究结果显示，观察组患者的血清BGP和CTX-1水平均低于对照组。Pearson相关性分析表明，BGP与CTX-1以及IL-1之间呈正相关，而CTX-1与IL-1也呈正相关。这些结果有助于揭示IL-1对骨代谢的具体影响。BGP作为一种骨形成的标志物，其水平通常与骨形成活动相关。IL-1通过直接或间接抑制成骨细胞的功能，降低骨形成，从而导致BGP水平的下降。而CTX-1作为一种骨吸收的标志物，其水平反映了骨吸收的程度[10]。IL-1通过促进破骨细胞的形成和激活，KOA 晚期出现软骨下骨硬化，导致骨吸收减少，CTX-1 释放降低。因此，观察组的BGP和CTX-1水平的变化，进一步支持了IL-1在KOA发病机制中的关键作用。

综上所述，KOA患者BGP、CTX-1 及 IL-1 三个指标之间的呈显著相关性，提示IL-1 可能通过影响骨代谢等机制导致KOA的发病。

【参考文献】

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项目来源：河北省邢台市重点研发计划自筹项目（ 2022ZC069）