引用本文： 吳曉惠, 王翠平, 李敏, 秦雪飛, 吳佳, 余文景, 沙湖, 王磊, 梁翼. 伴骨髓水腫的老年膝骨關節炎與護骨因子、dickkopf-1、硬骨素的相關性研究. 華西醫學, 2021, 36(11): 1545-1549. doi: 10.7507/1002-0179.201910036 復制
膝骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是中老年人致殘的主因之一，以骨質增生和關節畸形為主要表現[1]。近年來 MRI 用于 KOA 檢查后發現非創傷性骨髓水腫是 KOA 的常見損害，其形成原因可能是局部缺血或應力性損傷骨基質，從而導致局部髓內高壓，骨質改變，骨髓水腫形成，治療不當可致骨髓水腫處軟骨剝脫，甚至發展成骨壞死等[2]。筆者所在團隊的前期研究已經表明炎癥因子（白細胞介素-1β、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α）在骨髓水腫中發揮作用，血管病理因素也參與骨髓水腫的形成與發展，此外骨髓水腫區域存在骨代謝活躍、破骨細胞及成骨細胞比例失調現象[2-3]。而核因子κB 受體激活蛋白（receptor activator of NF-κB，RANK）配體可促進破骨細胞的分化成熟，阻止其凋亡，護骨因子競爭性地與 RANK 配體結合，從而抑制骨吸收，另外 Wnt 介導的信號轉導通路在骨代謝中發揮關鍵作用，DKK-1（dickkopf-1）則是 Wnt 信號通路的重要成員，硬骨素更是參與了骨質修復與重塑的全過程[4-6]。因此，本研究通過分析四川省骨科醫院診治的伴有骨髓水腫的老年 KOA 患者其血清護骨因子、DKK-1、硬骨素水平與骨髓水腫程度情況，探討伴骨髓水腫的老年 KOA 與骨代謝之間的相關性，旨在為進一步從骨代謝角度干預 KOA 提供指導。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 研究對象
本研究為橫斷面調查研究，采用方便抽樣的方式，選取四川省骨科醫院 2017 年 9 月－2018 年 12 月診治的老年 KOA 患者。依據入組時患膝 MRI 是否存在骨髓水腫改變，分為骨髓水腫組和非骨髓水腫組。依據前期研究[7]，按 1∶1 配比，共納入 100 例患者。納入標準（全部滿足）：① 符合 2018 年中華醫學會骨科學分會關節外科分組制訂的 KOA 診斷標準[8]；② 年齡≥60 歲；③ 接受膝關節 X 線平片和受累膝關節 MRI 檢查；④ 自愿簽署知情同意書；⑤ 骨髓水腫組需經 MRI 證實 T2 壓脂像有骨髓水腫存在，非骨髓水腫組經 MRI 證實 T2 壓脂像無骨髓水腫存在。排除標準（滿足任意一條）：有確切外傷史或伴發其他關節炎者。退出標準：不能按時隨診者。本研究已通過四川省骨科醫院倫理委員會審核（倫理編號：2016-7-13-1）。
1.2 觀察指標
1.2.1 基本資料
由患者提供性別、年齡和病史等基本資料。
1.2.2 患膝關節 MRI
① 膝關節骨髓水腫容積評分：根據水腫占比評價骨容積層面數量積分，一層記 1 分，如此遞增（四川省骨科醫院膝關節層間距為 4.43 mm）；② 膝關節骨髓水腫程度評分：取膝關節冠狀位 MRI 的 T2 壓脂像中骨髓水腫面積最大平面為測量平面，并將其分為 8 個區域，記錄骨髓水腫面積所占區域個數為分數[2]。
1.2.3 血清骨代謝標志物檢查
收集患者外周血清 5 mL，采用酶聯免疫吸附測定法檢測納入病例的血清護骨因子（采用人骨保護素酶聯免疫吸附測定試劑盒）、DKK-1（采用重組人 DKK-1 蛋白試劑盒）、硬骨素（采用人硬骨素酶聯免疫吸附測定試劑盒）、C 反應蛋白（采用免疫比濁法）和紅細胞沉降率（采用魏氏法）。檢測試劑盒均來自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司。
1.2.4 量表評分
采用西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數（Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index，WOMAC）評分[9]評估患者的 KOA 功能，該評分圍繞 KOA 的關節疼痛、僵硬、關節功能 3 個方面，其分值越大提示患者膝關節疼痛越嚴重、關節越僵硬、關節功能越受限。采用視覺模擬評分法（Visual Analogue Scale，VAS）[8]評估患者的夜間疼痛情況，該評分可以客觀反映患者疼痛程度，其分值越大提示患者的疼痛越劇烈。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 17.0 軟件進行統計學分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用方差分析。計數資料以例數（百分比）表示，組間比較采用χ2 檢驗。各變量相關性分析采用 Spearman 相關分析。雙側檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 兩組患者基本資料及各項指標比較
共納入 100 例 KOA 患者，年齡 60～79 歲，平均（66.4±5.5）歲，病程（3.4±2.1）年，WOMAC 評分（71.8±7.4）分。其中骨髓水腫組患者年齡 60～77 歲，非骨髓水腫組患者年齡 60～79 歲，兩組患者的年齡、性別、病程、C 反應蛋白和紅細胞沉降率差異無統計學意義（P>0.05）。骨髓水腫組患者的 WOMAC 評分、VAS 得分、滑膜炎比例、護骨因子、DKK-1 和硬骨素均高于非骨髓水腫組（P<0.05）。見表1。
表1
兩組患者基本資料及各項指標比較（n=50）
2.2 骨髓水腫組患者血清護骨因子、DKK-1、硬骨素與骨髓水腫容積積分和程度積分的相關性分析
骨髓水腫組患者的骨髓水腫容積積分為（5.2±2.6）分，程度積分為（2.4±1.1）分，其血清護骨因子與骨髓水腫容積積分（rs=0.070，P=0.628）和程度積分（rs=0.013，P=0.931）相關性無統計學意義，而 DKK-1 與骨髓水腫容積積分（rs=0.464，P=0.001）和程度積分（rs=0.379，P=0.007）、硬骨素與骨髓水腫容積積分（rs=0.316，P=0.025）和程度積分（rs=0.461，P=0.003）均呈正相關，見圖1。
圖1
骨髓水腫組患者 DDK-1、硬骨素與骨髓水腫容積積分和程度積分的相關性分析
3 討論
KOA 被認為是一種累及整個關節的全身性、系統性、代謝性、炎癥性疾病，涉及軟骨、滑膜、肌腱、韌帶、骨髓和附屬結構[10]。臨床研究顯示骨髓水腫部位與患者局部靜息疼痛、壓痛、負重痛、夜間痛、骨壞死與增生有聯系，骨髓水腫被認為是 KOA 患者 MRI 改變中與骨質破壞相關的最有意義的改變之一，另外筆者所在團隊的前期研究也提示力學機制、血管病理因素以及炎癥機制與伴有骨髓水腫的 KOA 均有相關性[2-3]，提示這些機制均參與了骨髓水腫的形成與發展，但鮮有研究從骨代謝角度探討伴骨髓水腫的 KOA 患者局部骨質改變，尤其在老年 KOA 患者中，存在全身性代謝性炎癥與骨質疏松共存的現象，其發生在負重關節的骨髓水腫改變會出現何種骨代謝改變，值得進一步研究。因此，關于骨代謝指標，本研究選取了參與破骨細胞調節的 DKK-1[11-14]、能反映成骨細胞活性的護骨因子[15-18]以及反映骨細胞功能的硬骨素[6, 19]作為本研究的觀察指標進行比較，以探討老年患者骨髓水腫區域骨代謝的改變情況，為更有效干預老年 KOA 患者骨髓水腫提供理論依據。
本研究通過比較兩組患者的臨床資料，發現伴骨髓水腫的老年 KOA 患者較非骨髓水腫組 WOMAC 評分更高，夜間 VAS 評分更突出，更易合并滑膜炎改變，這均提示骨髓水腫是老年 KOA 患者預后不良的重要因素之一。與張揮武等[7]針對普通人群 KOA 患者的研究比較，老年人群較普通人群膝關節功能丟失更重，WOMAC 評分更高，這也符合 KOA 與增齡和退變 2 個因素有關的特點。此外，老年 KOA 發生夜間痛的比例更高。結合筆者的臨床經驗，老年 KOA 患者與普通人群不同，老年 KOA 患者夜間痛除考慮非外傷性骨髓水腫導致髓內高壓外，尤其需警惕骨腫瘤或副腫瘤綜合征可能，可謹慎通過 MRI 檢查鑒別[2]，需要我們在診治老年 KOA 患者時予以重視。
而關于骨代謝指標，有研究顯示護骨因子/RANK/RANK 配體系統、Wnt/β-連環蛋白/DKK-1 信號通路、硬骨素等被認為在骨關節炎的發生發展中發揮作用，對關節內的骨質破壞、骨吸收和骨修復重塑等骨代謝改變有重要影響[4-6]。本研究也同樣發現伴骨髓水腫的老年 KOA 患者在護骨因子、DKK-1、硬骨素均呈高表達，這提示骨髓水腫的形成與局部骨代謝明顯活躍有關，這在李敏等[16]的類風濕關節炎伴骨髓水腫病例研究中得到類似結論，但與類風濕關節炎不同，其血清護骨因子、DKK-1、硬骨素水平明顯低于老年 KOA 患者，這提示炎癥反應與促進破骨細胞活化密切相關。在進行骨髓水腫程度積分和容積積分與護骨因子、DKK-1、硬骨素的相關分析時，我們發現骨髓水腫的程度和容積積分與 DKK-1、硬骨素存在相關性。而 DDK-1 是 Wnt 通道中，最主要參與破骨細胞活性調節的細胞因子，硬骨素也可以與骨形成蛋白結合，以進一步參與骨形成的調控，且可能是 Wnt/β-連環蛋白信號通路的另外一個調控靶點。這提示老年 KOA 患者骨髓水腫的形成和嚴重程度與破骨細胞活性水平有關，破骨細胞活化在骨髓水腫的形成中是最核心的病變，從這一機制出發，給予抑制破骨細胞活性的治療應能促進骨髓水腫的恢復。這在唑來膦酸鈉的相關研究中得到一定程度的證實，但需要指出的是這些研究認為年齡是影響雙膦酸鹽療效的重要因素[20-21]，這提示我們在臨床中只有更嚴格、更持續、更全面地抑制老年 KOA 患者破骨細胞活性，改善其骨代謝異常，才能更好地促進老年 KOA 患者骨髓水腫這一病理現象好轉。另有研究提示雙醋瑞因聯合氨基葡萄糖亦可改善 KOA 伴骨髓水腫的程度[22]，提示我們在臨床中，可以序貫使用上述改善骨代謝和軟骨條件的藥物，以更好地幫助老年 KOA 患者骨髓水腫的恢復，但在聯合使用上述藥物中，需注意老年患者共患病較多，胃腸道耐受性較差的問題。
總之，通過本研究我們發現，骨髓水腫是老年 KOA 患者軟骨下骨質改變的早期表現之一，亦是 KOA 預后不良的指標之一，伴有骨髓水腫的老年 KOA 患者局部骨代謝指標上調，與破骨細胞活性水平有關的 DKK-1、硬骨素與骨髓水腫的嚴重程度相關。然而，本文不足在于未能將老年 KOA 患者易合并骨質疏松癥且上述骨代謝指標在骨質疏松患者中也存在高表達現象的情況納入影響因素中，在后續研究中將對此進一步深入探討。
利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。
膝骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是中老年人致殘的主因之一，以骨質增生和關節畸形為主要表現[1]。近年來 MRI 用于 KOA 檢查后發現非創傷性骨髓水腫是 KOA 的常見損害，其形成原因可能是局部缺血或應力性損傷骨基質，從而導致局部髓內高壓，骨質改變，骨髓水腫形成，治療不當可致骨髓水腫處軟骨剝脫，甚至發展成骨壞死等[2]。筆者所在團隊的前期研究已經表明炎癥因子（白細胞介素-1β、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α）在骨髓水腫中發揮作用，血管病理因素也參與骨髓水腫的形成與發展，此外骨髓水腫區域存在骨代謝活躍、破骨細胞及成骨細胞比例失調現象[2-3]。而核因子κB 受體激活蛋白（receptor activator of NF-κB，RANK）配體可促進破骨細胞的分化成熟，阻止其凋亡，護骨因子競爭性地與 RANK 配體結合，從而抑制骨吸收，另外 Wnt 介導的信號轉導通路在骨代謝中發揮關鍵作用，DKK-1（dickkopf-1）則是 Wnt 信號通路的重要成員，硬骨素更是參與了骨質修復與重塑的全過程[4-6]。因此，本研究通過分析四川省骨科醫院診治的伴有骨髓水腫的老年 KOA 患者其血清護骨因子、DKK-1、硬骨素水平與骨髓水腫程度情況，探討伴骨髓水腫的老年 KOA 與骨代謝之間的相關性，旨在為進一步從骨代謝角度干預 KOA 提供指導。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 研究對象
本研究為橫斷面調查研究，采用方便抽樣的方式，選取四川省骨科醫院 2017 年 9 月－2018 年 12 月診治的老年 KOA 患者。依據入組時患膝 MRI 是否存在骨髓水腫改變，分為骨髓水腫組和非骨髓水腫組。依據前期研究[7]，按 1∶1 配比，共納入 100 例患者。納入標準（全部滿足）：① 符合 2018 年中華醫學會骨科學分會關節外科分組制訂的 KOA 診斷標準[8]；② 年齡≥60 歲；③ 接受膝關節 X 線平片和受累膝關節 MRI 檢查；④ 自愿簽署知情同意書；⑤ 骨髓水腫組需經 MRI 證實 T2 壓脂像有骨髓水腫存在，非骨髓水腫組經 MRI 證實 T2 壓脂像無骨髓水腫存在。排除標準（滿足任意一條）：有確切外傷史或伴發其他關節炎者。退出標準：不能按時隨診者。本研究已通過四川省骨科醫院倫理委員會審核（倫理編號：2016-7-13-1）。
1.2 觀察指標
1.2.1 基本資料
由患者提供性別、年齡和病史等基本資料。
1.2.2 患膝關節 MRI
① 膝關節骨髓水腫容積評分：根據水腫占比評價骨容積層面數量積分，一層記 1 分，如此遞增（四川省骨科醫院膝關節層間距為 4.43 mm）；② 膝關節骨髓水腫程度評分：取膝關節冠狀位 MRI 的 T2 壓脂像中骨髓水腫面積最大平面為測量平面，并將其分為 8 個區域，記錄骨髓水腫面積所占區域個數為分數[2]。
1.2.3 血清骨代謝標志物檢查
收集患者外周血清 5 mL，采用酶聯免疫吸附測定法檢測納入病例的血清護骨因子（采用人骨保護素酶聯免疫吸附測定試劑盒）、DKK-1（采用重組人 DKK-1 蛋白試劑盒）、硬骨素（采用人硬骨素酶聯免疫吸附測定試劑盒）、C 反應蛋白（采用免疫比濁法）和紅細胞沉降率（采用魏氏法）。檢測試劑盒均來自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司。
1.2.4 量表評分
采用西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數（Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index，WOMAC）評分[9]評估患者的 KOA 功能，該評分圍繞 KOA 的關節疼痛、僵硬、關節功能 3 個方面，其分值越大提示患者膝關節疼痛越嚴重、關節越僵硬、關節功能越受限。采用視覺模擬評分法（Visual Analogue Scale，VAS）[8]評估患者的夜間疼痛情況，該評分可以客觀反映患者疼痛程度，其分值越大提示患者的疼痛越劇烈。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 17.0 軟件進行統計學分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用方差分析。計數資料以例數（百分比）表示，組間比較采用χ2 檢驗。各變量相關性分析采用 Spearman 相關分析。雙側檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 兩組患者基本資料及各項指標比較
共納入 100 例 KOA 患者，年齡 60～79 歲，平均（66.4±5.5）歲，病程（3.4±2.1）年，WOMAC 評分（71.8±7.4）分。其中骨髓水腫組患者年齡 60～77 歲，非骨髓水腫組患者年齡 60～79 歲，兩組患者的年齡、性別、病程、C 反應蛋白和紅細胞沉降率差異無統計學意義（P>0.05）。骨髓水腫組患者的 WOMAC 評分、VAS 得分、滑膜炎比例、護骨因子、DKK-1 和硬骨素均高于非骨髓水腫組（P<0.05）。見表1。
表1
兩組患者基本資料及各項指標比較（n=50）
2.2 骨髓水腫組患者血清護骨因子、DKK-1、硬骨素與骨髓水腫容積積分和程度積分的相關性分析
骨髓水腫組患者的骨髓水腫容積積分為（5.2±2.6）分，程度積分為（2.4±1.1）分，其血清護骨因子與骨髓水腫容積積分（rs=0.070，P=0.628）和程度積分（rs=0.013，P=0.931）相關性無統計學意義，而 DKK-1 與骨髓水腫容積積分（rs=0.464，P=0.001）和程度積分（rs=0.379，P=0.007）、硬骨素與骨髓水腫容積積分（rs=0.316，P=0.025）和程度積分（rs=0.461，P=0.003）均呈正相關，見圖1。
圖1
骨髓水腫組患者 DDK-1、硬骨素與骨髓水腫容積積分和程度積分的相關性分析
3 討論
KOA 被認為是一種累及整個關節的全身性、系統性、代謝性、炎癥性疾病，涉及軟骨、滑膜、肌腱、韌帶、骨髓和附屬結構[10]。臨床研究顯示骨髓水腫部位與患者局部靜息疼痛、壓痛、負重痛、夜間痛、骨壞死與增生有聯系，骨髓水腫被認為是 KOA 患者 MRI 改變中與骨質破壞相關的最有意義的改變之一，另外筆者所在團隊的前期研究也提示力學機制、血管病理因素以及炎癥機制與伴有骨髓水腫的 KOA 均有相關性[2-3]，提示這些機制均參與了骨髓水腫的形成與發展，但鮮有研究從骨代謝角度探討伴骨髓水腫的 KOA 患者局部骨質改變，尤其在老年 KOA 患者中，存在全身性代謝性炎癥與骨質疏松共存的現象，其發生在負重關節的骨髓水腫改變會出現何種骨代謝改變，值得進一步研究。因此，關于骨代謝指標，本研究選取了參與破骨細胞調節的 DKK-1[11-14]、能反映成骨細胞活性的護骨因子[15-18]以及反映骨細胞功能的硬骨素[6, 19]作為本研究的觀察指標進行比較，以探討老年患者骨髓水腫區域骨代謝的改變情況，為更有效干預老年 KOA 患者骨髓水腫提供理論依據。
本研究通過比較兩組患者的臨床資料，發現伴骨髓水腫的老年 KOA 患者較非骨髓水腫組 WOMAC 評分更高，夜間 VAS 評分更突出，更易合并滑膜炎改變，這均提示骨髓水腫是老年 KOA 患者預后不良的重要因素之一。與張揮武等[7]針對普通人群 KOA 患者的研究比較，老年人群較普通人群膝關節功能丟失更重，WOMAC 評分更高，這也符合 KOA 與增齡和退變 2 個因素有關的特點。此外，老年 KOA 發生夜間痛的比例更高。結合筆者的臨床經驗，老年 KOA 患者與普通人群不同，老年 KOA 患者夜間痛除考慮非外傷性骨髓水腫導致髓內高壓外，尤其需警惕骨腫瘤或副腫瘤綜合征可能，可謹慎通過 MRI 檢查鑒別[2]，需要我們在診治老年 KOA 患者時予以重視。
而關于骨代謝指標，有研究顯示護骨因子/RANK/RANK 配體系統、Wnt/β-連環蛋白/DKK-1 信號通路、硬骨素等被認為在骨關節炎的發生發展中發揮作用，對關節內的骨質破壞、骨吸收和骨修復重塑等骨代謝改變有重要影響[4-6]。本研究也同樣發現伴骨髓水腫的老年 KOA 患者在護骨因子、DKK-1、硬骨素均呈高表達，這提示骨髓水腫的形成與局部骨代謝明顯活躍有關，這在李敏等[16]的類風濕關節炎伴骨髓水腫病例研究中得到類似結論，但與類風濕關節炎不同，其血清護骨因子、DKK-1、硬骨素水平明顯低于老年 KOA 患者，這提示炎癥反應與促進破骨細胞活化密切相關。在進行骨髓水腫程度積分和容積積分與護骨因子、DKK-1、硬骨素的相關分析時，我們發現骨髓水腫的程度和容積積分與 DKK-1、硬骨素存在相關性。而 DDK-1 是 Wnt 通道中，最主要參與破骨細胞活性調節的細胞因子，硬骨素也可以與骨形成蛋白結合，以進一步參與骨形成的調控，且可能是 Wnt/β-連環蛋白信號通路的另外一個調控靶點。這提示老年 KOA 患者骨髓水腫的形成和嚴重程度與破骨細胞活性水平有關，破骨細胞活化在骨髓水腫的形成中是最核心的病變，從這一機制出發，給予抑制破骨細胞活性的治療應能促進骨髓水腫的恢復。這在唑來膦酸鈉的相關研究中得到一定程度的證實，但需要指出的是這些研究認為年齡是影響雙膦酸鹽療效的重要因素[20-21]，這提示我們在臨床中只有更嚴格、更持續、更全面地抑制老年 KOA 患者破骨細胞活性，改善其骨代謝異常，才能更好地促進老年 KOA 患者骨髓水腫這一病理現象好轉。另有研究提示雙醋瑞因聯合氨基葡萄糖亦可改善 KOA 伴骨髓水腫的程度[22]，提示我們在臨床中，可以序貫使用上述改善骨代謝和軟骨條件的藥物，以更好地幫助老年 KOA 患者骨髓水腫的恢復，但在聯合使用上述藥物中，需注意老年患者共患病較多，胃腸道耐受性較差的問題。
總之，通過本研究我們發現，骨髓水腫是老年 KOA 患者軟骨下骨質改變的早期表現之一，亦是 KOA 預后不良的指標之一，伴有骨髓水腫的老年 KOA 患者局部骨代謝指標上調，與破骨細胞活性水平有關的 DKK-1、硬骨素與骨髓水腫的嚴重程度相關。然而，本文不足在于未能將老年 KOA 患者易合并骨質疏松癥且上述骨代謝指標在骨質疏松患者中也存在高表達現象的情況納入影響因素中，在后續研究中將對此進一步深入探討。
利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。
