王少俊　王秀会　付备刚　周小小　王明辉

[摘要] 目的 分析关节镜下膝关节外侧支持带松解术前后白细胞介素（IL）-3、IL-6、肿瘤坏死因子α（TNF-α）水平变化及其对患者预后的预测价值。 方法 回顾性分析2016年8月—2018年8月上海浦东新区周浦医院行关节镜下膝关节外侧支持带松解术的膝关节骨性关节炎（KOA）患者123例的临床资料，比较术前、术后14 d患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平。术后对患者随访1年，根据患者预后情况将其分为预后不良组（30例）和预后良好组（93例）。比较两组术前一般临床资料及血清IL-3、IL-6、TNF-α水平，采用logistic回归分析法分析导致预后不良的危险因素;绘制受试者工作特征曲线（ROC）分析危险因素对预后不良的预测价值。 结果 术后14 d患者IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于术前，差异均有统计学意义（均P < 0.05）。两组性别、体重指数、家族史、病程、高血压、糖尿病、软骨损伤、韧带损伤、游离体、术前VAS评分比较差异无统计学意义（均P > 0.05）;预后不良组年龄大于预后良好组，受累间室个数多于预后良好组，术前Kellgren-Lawrence>2级占比及术前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于预后良好组，差异均有统计学意义（均P < 0.05）。经logistic回归分析，年龄、受累间室个数、术前Kellgren-Lawrence>2级，术前血清IL-3、IL-6、TNF-α均为导致预后不良的危险因素（P < 0.05）。ROC结果提示，IL-3、IL-6、TNF-α对预后不良的最佳截断值分别为248.35 pg/mL、174.61 pg/mL、1.96 ng/mL，AUC分别为0.752、0.774、0.704。 结论 关节镜下膝关节外侧支持帶松解术后KOA患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平上升，且三者术前血清水平对该病预后预测具有一定价值。

[关键词] 白细胞介素-3;白细胞介素-6;肿瘤坏死因子α;关节镜下膝关节外侧支持带松解术;预后预测

[中图分类号] R684.3          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）08（c）-0084-05

Changes of IL-3， IL-6 and TNF-α levels before and after arthroscopic knee joint lateral support belt release and their prognostic value

WANG Shaojun   WANG Xiuhui   FU Beigang   ZHOU Xiaoxiao   WANG Minghui

Department of Orthopedics， the Affiliated Zhoupu Hospital of Shanghai University of Medicine & Health Sciences， Shanghai   201318， China

[Abstract] Objective To analyze the changes of interleukin-3 （IL-3）， IL-6 and tumor necrosis factor α （TNF-α） levels before and after arthroscopic knee joint lateral support belt release and their value in predicting the prognosis of patients. Methods Retrospective analysis was performed on the clinical data of 123 patients with knee osteoarthritis （KOA） who underwent arthroscopic knee joint lateral support belt release in the Affiliated Zhoupu Hospital of Shanghai University of Medicine & Health Sciences from August 2016 to August 2018. Serum levels of IL-3， IL-6 and TNF-α were compared before and 14 days after surgery. Patients were followed up for one year after surgery and divided into poor prognosis group （30 cases） and good prognosis group（93 cases） according to their prognosis. The preoperative general clinical data and serum levels of IL-3， IL-6 and TNF-α were compared between the two groups， and the risk factors leading to poor prognosis were analyzed by logistic regression analysis. The receiver operating characteristic curve （ROC） was drawn to analyze the predictive value of risk factors for poor prognosis. Results The levels of IL-3， IL-6， and TNF-α were higher in the 14 days after surgery than before and the differences were statistically significant （all P < 0.05）. There was no significant difference in gender， body mass index， family history， course of disease， hypertension， diabetes， cartilage injury， ligament injury， free body and preoperative VAS score between the two groups （all P > 0.05）. The age of the poor prognosis group was older than that of the good prognosis group， the number of affected compartments was more than that of the good prognosis group， the preoperative Kellgren-Lawrence> 2 grade ratio and preoperative serum IL-3， IL-6 and TNF-α levels were higher than those of the good prognosis group， and the differences were statistically significant （all P < 0.05）. Logistic regression analysis showed that age， number of affected compartments， preoperative Kellgren-Lawrence> 2 grade， preoperative serum IL-3， IL-6 and TNF-α levels were all risk factors leading to poor prognosis （P < 0.05）. ROC results indicated that the optimal cutoff value for IL-3， IL-6 and TNF-α for poor prognosis were 248.35 pg/mL， 174.61 pg/mL and 1.96 ng/mL， and the AUC was 0.752， 0.774 and 0.704， respectively. Conclusion The levels of serum IL-3， IL-6 and TNF-α increase in KOA patients after arthroscopic knee joint lateral support belt release， and the preoperative serum levels of these three factors have certain value in predicting the prognosis of the disease.

[Key words] Interleukin-3; Interleukin-6; Tumor necrosis factor-α; Arthroscopic knee lateral support belt release; Prognosis prediction

膝关节骨性关节炎（knee osteoarthritis，KOA）为中老年常见慢性关节病[1]，以关节肿大、僵硬、疼痛、活动受限等为主要症状[2]，严重降低患者生存质量。关节镜下膝关节外侧支持带松解术可有效减少KOA患者关节面软骨损伤，缓解疼痛，且创伤小、恢复速度快。但近年来研究显示该手术预后效果不一[3-4]，且尚缺少准确、可靠的实验室预测指标。白细胞介素（interleukin，IL）-3（IL-3）、IL-6、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）均为常见的炎症因子，已被国内外研究证实参与KOA发病过程[5-6]，并与病情严重程度相关，但当前关于三者在该病手术前后水平及对预后评估的作用研究尚少。鉴于此，本研究对123例行關节镜下膝关节外侧支持带松解术的KOA患者的临床资料进行分析，研究手术前后IL-3、IL-6、TNF-α水平的变化及对患者预后的预测价值。详述如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2016年8月—2018年8月在上海浦东新区周浦医院行关节镜下膝关节外侧支持带松解术的123例KOA患者的临床资料，其中男49例，女74例;年龄42～76岁，平均（55.49±5.23）岁;体重指数（body mass index，BMI）19.85～27.65 kg/m2，平均（23.16±1.70）kg/m2;病程8个月～16年，平均（8.02±0.94）年;术前Kellgren-Lawrence分级2级41例，3级62例，4级20例;合并高血压29例，合并糖尿病29例。本研究经医院医学伦理委员会批准进行。

1.2 纳入及排除标准

纳入标准：①患者均符合《骨关节炎诊断及治疗指南》[7]中KOA诊断标准，就诊前30 d膝关节疼痛超过14 d，经X线片检查证实;②Kellgren-Lawrence分级2～4级;③符合关节镜下膝关节外侧支持带松解术手术指征;④完成术后1年随访。

排除标准：①伴有心脑血管疾病、免疫系统疾病、血液系统疾病、恶性肿瘤，肝、肾等主要器官功能异常者;②关节间隙严重狭窄，形成大量骨赘，及骨性强直者;③伴有明显膝盖外翻畸形者;④患肢神经、血管损伤者;⑤膝关节手术史者;⑥精神异常者;⑦临床资料缺失者。

1.3 方法

1.3.1 IL-3、IL-6、TNF-α检测  患者入院后24 h内收集其空腹状态下5 mL静脉血，静置分层后，在高速离心机下（离心半径为10 cm），以3000 r/min离心5 min后收集血清，采用酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）试剂盒检测血清IL-3、IL-6、TNF-α水平，严格按照试剂盒说明书步骤操作，采用酶标仪测定吸光光度值，根据标准曲线计算样本浓度。

1.3.2 预后判断方式  关节镜下膝关节外侧支持带松解术后随访1年，根据Lysholm膝关节功能评分评价患者预后[8]，包括跛行（5分）、支撑（5分）、交锁（15分）、不稳定（25分）、疼痛（25分）、肿胀（10分）、爬楼梯（10分）、下蹲（5分）8个条目，分数0～100分，评分≥70分为预后良好，<70分为预后不良。

1.3.3 临床资料调查  术前、术后14 d，比较患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平。根据术后1年预后情况将患者分为预后不良组、预后良好组。对两组临床资料进行收集，包括年龄、性别、BMI、家族史、病程、高血压、糖尿病、软骨损伤、韧带损伤、游离体、受累间室个数、术前疼痛视觉模拟评分（visual analogue score，VAS）、术前Kellgren-Lawrence>2级，术前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0对所得数据进行统计学分析，计量资料采用均数±标准差（x±s）表示，两组比较采用独立样本t检验，多组比较采用单因素方差分析;进一步两两比较采用SNK-q检验。计数资料采用例数或百分率表示，组间比较采用χ2检验。经logistic回归分析法计算导致KOA患者预后不良的危险因素比值比（odd ratio，OR）及95%置信区间（confidence interval，CI）。建立受试者工作特征曲线（receiver operating curve，ROC）分析危险因素对KOA患者预后不良的预测价值。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 术前、术后14 d患者血清IL-3、IL-6、TNF-α水平比较

术后14 d患者IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于术前，差异均有统计学意义（均P < 0.05）。见表1。

2.2 患者预后情况

术后随访1年，123例KOA患者中Lysholm膝关节功能评分<70分的为30例，占比为24.39%，作为预后不良组;Lysholm膝关节功能评分≥70分的为93例，占比为75.61%，作为预后良好组。

2.3 KOA患者预后影响因素的单因素分析

两组性别、BMI、家族史、病程、高血压、糖尿病、软骨损伤、韧带损伤、游离体、术前VAS评分比较差异无统计学意义（P > 0.05）;预后不良组年龄大于预后良好组，受累间室个数多于预后良好组，术前Kellgren-Lawrence>2级占比及术前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平均高于预后良好组，差异均有统计学意义（均P < 0.05）。见表2。

2.4 logistic回归分析法分析导致预后不良的危险因素

对上述可能导致预后不良的因素进行赋值，以之为自变量，以预后是否不良（否=0、是=1）为因变量进行logistic回归分析。见表3。经logistic回归分析，年龄、受累间室个数、术前Kellgren-Lawrence>2级，术前血清IL-3、IL-6、TNF-α均为导致预后不良的危险因素（P < 0.05）。见表4。

2.5 IL-3、IL-6、TNF-α对预后不良的预测价值分析

ROC结果显示，IL-3、IL-6、TNF-α对预后不良的最佳截断值分别为248.35 pg/mL、174.61 pg/mL、1.96 ng/mL，AUC分别为0.752、0.774、0.704。见表5、图1。

3 讨论

KOA诱因多种多样，肥胖、家族史、居住环境、关节外伤史、高强度运动等均为其发生的危险因素[9-10]。该病以关节周围骨质增生、关节软骨退行性变为典型病理改变，若延误治疗，患者将面临着较高的残疾风险。目前临床上并未阐明KOA发病机制，近年来有报道指出其与炎症、机械力学作用等相关[11]，其中炎症相关机制被广泛认可。另有研究显示[12-13]，对KOA患者采取对症药物治疗后，IL-3、IL-6、TNF-α等炎症因子水平显著降低，因此提示可通过分析血清炎症因子水平为预后评估提供参考依据。

手术创伤及术后疼痛均可引发全身应激反应，已有动物研究证实应激状态下机体免疫反应可发生双向变化[14-15]，一方面刺激免疫及神经内分泌系统，增强血管内皮细胞及中性粒细胞活性，炎症因子与氧自由基、细胞毒性物质分泌量增加，表现为过度炎症反应，另一方面可激活血清免疫抑制细胞，导致吞噬细胞趋化，降低其杀菌能力，进而影响细胞免疫功能。本研究发现，KOA患者关节镜下膝关节外侧支持带松解术后血清IL-3、IL-6、TNF-α水平升高，且随着时间的延长呈降低趋势。IL-3生物学作用多样，可诱导B细胞增殖、分化，促使其分泌免疫球蛋白，增强细胞免疫功能以适应创伤、手术等应激事件所致的机体内环境变化。IL-6、TNF-α是常见细胞炎症因子，广泛参与应激病理与生理过程，手术侵入性操作可致其分泌量增加，且其浓度与手术时间、组织损伤程度等密切相关[16-18]。随着术后恢复期的延长，机体应激反应逐渐减弱，炎症程度降低，细胞免疫功能增强，IL-3、IL-6、TNF-α分泌量逐渐减少，与杨礼庆等[17]关于KOA全膝关节置换术后炎症因子水平变化的趋势研究结果相似。

此外，本研究提示，相较于预后良好组，预后不良组年龄更大，受累间室个数更多，术前Kellgren-Lawrence>2级占比及术前血清IL-3、IL-6、TNF-α水平更高，经logistic回归分析证实均是导致预后不良的危险因素，且ROC曲线显示术前血清IL-3、IL-6、TNF-α在预测KOA患者预后时具有较高的价值。IL-3可诱导机体特异性、非特异性免疫功能，沈燕等[18]通过对CIK细胞转染IL-3-PE38KDEL，结果显示对HL60细胞体内外杀伤作用均显著增强，提示IL-3具有免疫促进作用。KOA后机体炎症反应加剧，TH细胞、肥大細胞及NK细胞被激活，IL-3合成、释放量增加，嗜酸性粒细胞活性及其吞噬作用增强，嗜碱性粒细胞组织胺颗粒分泌增多，激发免疫系统功能，拮抗KOA所致炎症反应。故KOA患者IL-3水平越高，提示机体受炎症刺激越强，病情越严重，预后越差。IL-6异常升高可导致KOA软骨基质降解破坏加剧，抑制软骨细胞的修复，增强软骨通透性[19-20];加重局部炎症程度与炎症细胞浸润，促使破骨细胞OCL生成，破坏软骨吸收、降解，导致成纤维细胞增生[21-23]。TNF-α对IL-6、前列腺素类及基质金属蛋白酶等的生成具有诱导作用，且可抑制蛋白聚糖合成，在KOA基质降解、骨破坏中起关键作用。另有研究认为[24-26]，TNF-α可上调软骨细胞中MMP-3表达，增强其活性，加重软骨损伤，并对滑膜成纤维细胞增生具有促进作用，导致软骨降解速度加快。因此，IL-6、TNF-α异常高水平预示软骨损伤严重，增加KOA预后不良风险。

综上所述，KOA患者关节镜下膝关节外侧支持带松解术后血清IL-3、IL-6、TNF-α水平升高，且三者术前血清水平对KOA预后具有一定的预测价值，提示临床应加强对其水平的检测，并实施针对性处理，以期改善患者预后。

[参考文献]

[1]  王斌，邢丹，董圣杰，等.中国膝骨关节炎流行病学和疾病负担的系统评价[J].中国循证医学杂志，2018，18（2）：134-142.

[2]  Lespasio MJ，Piuzzi NS，Husni ME，et al. Knee Osteoarthritis：A Primer [J]. Perm J，2017，21：16-183.

[3]  张建兵，陈百成，王飞，等.胫骨高位截骨联合膝关节镜下外侧支持带松解及清理术的临床疗效评价[J].中国骨与关节损伤杂志，2009，24（7）：595-597.

[4]  薛浩，刘岩，冉博，等.膝关节骨性关节炎治疗现状[J].医学综述，2018，24（2）：321-325，330.

[5]  周正凯，雷文学，刘道德.关节清理术结合外侧支持带松解治疗膝关节骨关节炎[J].临床骨科杂志，2007，10（5）：450-451.

[6]  朱瑜琪，王智耀，张帅，等.细胞因子与膝骨关节炎关节软骨损伤的修复[J].中国组织工程研究，2017，21（36）：5873-5878.

[7]  中华医学会风湿病学分会.骨关节炎诊断及治疗指南[J].中华风湿病学杂志，2010，14（6）：416-419.

[8]  夏磊，张旭辉，代瑞，等.髌骨内外侧软组织平衡技术治疗髌骨外侧高压症[J].中国骨与关节损伤杂志，2018，33（10）：1071-1072.

[9]  任燕，石娅娅，谭波，等.中国人群膝骨关节炎危险因素的Meta分析[J].现代预防医学，2015，42（12）：2282-2284， 2292.

[10]  王恒俊，吴世栋，董占引.关节镜下髌外侧支持带松解配合术后电刺激治疗髌外侧高压综合征的疗效观察[J].中华骨与关节外科杂志，2018，11（12）：918-921.

[11]  Nazari G. Knee osteoarthritis [J]. J Physiother，2017，63（3）：188-188.

[12]  陈伶，曾勇，蒋华，等.盐酸氨基葡萄糖对膝关节骨性关节炎患者血清IL-1β、IL-6、TNF-α的影响[J].西部医学，2017，29（8）：1101-1105.

[13]  王恒俊，吴世栋，董占引.髌外侧支持带松解术治疗髌骨外侧高压综合征87例报告[J].中国骨与关节杂志，2018，7（12）：896-900.

[14]  王恒俊，张晓.关节镜下内侧髌股韧带重建和外侧支持带松解治疗复发性髌骨脱位临床研究[J].解放军预防医学杂志，2019，37（10）：70-71.

[15]  王垚，郁冰，张序，等.关节镜辅助支持带松解术治疗髌骨外侧挤压综合征的临床效果[J].中国煤炭工业医学杂志，2016，19（7）：976-978.

[16]  赵晓林，吴亚鹏，王达义，等.膝关节骨性关节炎全膝关节置换术后中医证型变化及对血清TNF-α、hs-CRP、IL-6和IL-1β水平的影响[J].四川中医，2017，36（9）：36-38.

[17]  杨礼庆，张敏健，刘九龙，等.膝关节骨关节炎全膝关节置换术后皮温变化与炎症反应的观察[J].中国医科大学学报，2017，46（7）：664-667.

[18]  沈燕，程诗迪，张萍，等.IL-3-PE38KDEL转染CIK细胞对HL60细胞体内外杀伤作用的实验研究[J].检验医学与临床，2017，14（18）：2667-2669，2672.

[19]  王永祥，齊岩松，王晓娜，等.关节镜下膝关节内侧髌股韧带修复联合髌骨外侧支持带松解术治疗青少年急性髌骨脱位[J].中国微创外科杂志，2019，19（9）：812-816.

[20]  赵传喜，曾明珠，曾子全，等.髌骨缩小联合外侧支持带松解对膝关节置换术的疗效影响[J].中华关节外科杂志：电子版，2019，13（2）：168-172，241.

[21]  胡永超，郭永智.关节镜下髌骨外侧支持带松解内侧髌股韧带紧缩缝合术治疗髌股关节炎[J].中国矫形外科杂志，2018，26（9）：810-814.

[22]  杜根来，李晓娜，陈维毅，等.TNF-α和机械牵拉对圆锥角膜成纤维细胞MMP/TIMP及IL-6表达的影响[J].太原理工大学学报，2017，48（6）：1007-1013.

[23]  朱永良，李煜明，颜超，等.外侧支持带松解对人工全膝关节置换术后膝前痛的影响[J].中国修复重建外科杂志，2017，31（5）：541-546.

[24]  姚自红，王福科，吴志雄，等.关节镜下五联手术治疗髌股关节外侧高压综合征[J].昆明医科大学学报，2020， 41（5）：120-124.

[25]  王军，张育民，宋伟，等.骨关节炎软骨组织中SIRT2表达量与炎性反应、骨质破坏的相关性研究[J].疑难病杂志，2018，17（8）：813-816.

[26]  顾新丰，郑昱新，钱齐荣.全膝关节置换术治疗膝骨关节炎合并固定性髌骨脱位[J].临床骨科杂志，2020，23（2）：262-264.

（收稿日期：2020-05-10）

[基金项目] 上海市浦东新区卫生健康委员会临床特色学科建设项目（PWYts2018-02）;上海市医学重点专科资助项目（ZK2019B05）。

[作者简介] 王少俊（1982.3-），男，博士;研究方向：创伤及脊柱外科。