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白细胞介素-1、基质金属蛋白酶-13含量与骨性关节炎的关系

张英  
【摘要】:骨性关节炎是一种慢性、渐进性、退行性关节病变,累及1个关节或多个关节,原发影响关节软骨,其特征为关节软骨组织发生进行性退变、剥脱、消失及关节边缘和软骨下骨组织反应性改变为主,退变的速度超过修复及再生的速度,最终导致关节功能的丧失。临床表现为进行性、慢性发展的关节肿痛、僵硬、活动受限,并伴有继发性滑膜炎。骨性关节炎非常普遍,是最常见的影响骨骼肌肉系统的疾病,也是临床上最常见的关节疾病,其患者数量比其它所有关节炎的总和还要多。在大于65岁美国人口中,有80%存在骨性关节炎的放射线学改变。骨性关节炎是50岁以上男性人口无法参加工作的第2位原因,仅次于缺血性心脏病。随着老龄化的增多,骨性关节炎会变得更为普遍,可能成为21世纪的头号疾病。骨性关节炎是关节软骨的退行性病变,很多人到了40岁以后都会出现程度不同的症状。如果说在60岁左右有1/2的人会患关节炎,那么70岁以后几乎100%的人会患此病,因此骨性关节炎越来越成为医学和社会共同关注的问题。1980年美国风湿病学院将骨性关节炎定义为:关节症状和体征与关节软骨完整性受损、软骨下骨改变(包括微骨折和囊性变)以及关节边缘骨赘形成有关的一组异质性疾病。目的:探讨白细胞介素-1(IL-1)、基质金属蛋白酶-13(MMP-13)在膝关节骨性关节炎(OA)发病中的作用,为更深入透彻地了解OA病因及发病机制提供理论依据,对OA的最终治愈产生积极影响,提高OA患者的生活质量。方法:提取57人膝关节滑膜组织及关节液,根据X线片Altman和Ahlback X线分级法及膝关节镜诊断分为 WP=49 两组,第一组(病变轻微组):OA病人膝关节X线片分级为1、2级,23膝,男11例,女12例,平均年龄55.6岁,病程为2年以下;第二组(病变严重组):OA病人膝关节X线片分级为3级以上,28膝,男10例, 女18例,平均年龄57.8岁,病程为2年以上。6例盘状半月板病人定为对照组,6膝,男3例,女3例,平均年龄:18.0岁。采用免疫组织化学方法检测膝关节滑膜组织中IL-1、MMP-13的阳性细胞率及通过夹心ELISA法测定膝关节滑液中IL-1、MMP-13含量。结果:本实验57例膝关节病中膝关节镜下所见:对照组:膝关节镜见滑膜无增生肥厚,关节软骨光滑润泽。第一组:膝关节镜下见软骨损坏较轻,可见表面纤维化,少部分蟹肉样改变;滑膜增生充血、绒毛广泛增粗纤维化,无粘连。第二组患者膝关节镜见软骨损坏严重,坏死脱落,表面凹凸不平、骨面外露。滑膜增生充血,绒毛广泛增粗纤维化,可见部分粘连。本组57份膝关节滑膜组织及关节滑液标本中,无论是对照组还是OA组中,均能测出IL-1、MMP-13。OA病变轻微组膝关节滑膜组织及关节滑液标本中IL-1、MMP-13含量与对照组比较无显著差异(P0.05),OA病变严重组膝关节滑膜组织及关节滑液标本中IL-1、MMP-13含量与病变轻微组和对照组比较有显著差异(P0.05)。这说明OA组无论滑液中IL-1、MMP-13水平,还是滑膜细胞分泌的能力均高于对照组,且OA病人的病程越长、症状越重,滑膜细胞及关节滑液中IL-1和MMP-13含量增多就越显著,提示IL-1介导基质金属蛋白酶抑制物(TIMP)与基质金属蛋白酶(MMPs)之间失衡,是其引起软骨分解的主要机制。IL-1还有快速强大的促炎作用,同时IL-1 WP=50 介导的MMPs的释放也与滑膜炎有关,能进一步加强IL-1对软骨的分解作用。而IL-1刺激成纤维细胞Ⅰ型胶原的合成,可能是OA滑膜纤维化程度增加的原因。本研究发现膝关节滑膜细胞能分泌大量IL-1、MMP-13,这与免疫组化研究中滑膜衬里层细胞存在IL-1、MMP-13相一致。但OA组中有个别病例第一组滑膜组织及关节滑液标本中IL-1、MMP-13含量较第二组含量高,这可能与在病变轻微组中个别病例膝关节受外伤刺激使滑膜组织炎症反应增强、症状加重有关。另外其它细胞因子的相互作用也可能有一定影响,如TGF-β能降低IL-1、MMP-13的生物学作用。结论:OA膝关节滑膜组织及关节滑液中IL-1和MMP-13表达水平升高。IL-1在改变软骨细胞正常结构和功能、促进软骨细胞凋亡发生、降解软骨细胞基质、参与滑膜炎性病变及影响代谢等方面发挥作用。MMP-13对软骨有降解作用,使关节软骨肿胀,抗外力作用下降,最终导致关节软骨进行性破坏。IL-1介导基质金属蛋白酶抑制物(TIMP)与基质金属蛋白酶(MMPs)之间失衡,是其引起软骨分解的主要机制。IL-1还有快速强大的促炎作用,同时IL-1介导的MMPs的释放也与滑膜炎有关,能进一步加强IL-1对软骨的分解作用。而IL-1刺激成纤维细胞Ⅰ型胶原的合成,可能是OA滑膜纤维化程度增加的原因。IL-1和MMP-13增多程度与OA关节软骨损伤程度具有一定的相关性。


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