陈景涛 陈有 李玉静 刘志刚

【摘 要】目的：探讨关节滑液中白细胞介素-18（IL-18）水平与膝骨关节炎严重程度的相关性。方法：选取2021年2月至2022年11月在河南大学第一附属医院就诊的98例膝骨关节炎患者为研究組，选取同期无关节炎影像学表现的膝关节运动型损伤患者52例为对照组。按照X线Kellgren-Lawrence（K-L）分级将研究组患者分为轻度、中度和重度膝骨关节炎组；采用西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（WOMAC）评分评价膝骨关节炎症状严重程度；酶联免疫吸附法（ELISA）检测患者关节滑液中IL-18水平，分析IL-18水平与病情严重程度及症状评分的相关性。结果：轻度、中度和重度膝骨关节炎组的关节滑液IL-18水平均显著高于对照组（P < 0.05），且随着膝骨关节炎病情程度的加重，IL-18水平、疼痛评分、僵硬评分、肢体功能评分，以及WOMAC总分逐渐升高（P < 0.05）；IL-18与疼痛评分、僵硬评分、肢体功能评分，及WOMAC总分均呈正相关性（P < 0.05）；ROC曲线分析显示，关节滑液IL-18水平诊断膝骨关节炎病情严重程度的曲线下面积为0.771，敏感性为90.28%，特异性为65.38%。结论：关节滑液中IL-18水平与膝骨关节炎病情严重程度密切相关，对膝骨关节炎诊断具有一定的价值。

【关键词】 膝骨关节炎；白细胞介素-18；关节滑液；病情；相关性

【ABSTRACT】Objective：To explore the correlation between the level of interleukin-18（IL-18）in synovial fluid and the severity of knee osteoarthritis.Methods：Ninety-eight patients with knee osteoarthritis who were treated in the First Affiliated Hospital of Henan University from February 2021 to November 2022 were selected as the study subjects，and 52 patients with knee joint motion injury who had no imaging manifestations of arthritis in the same period were selected as the control group.According to the X-ray Kellgren-Lawrence（K-L）classification，the patients were divided into the mild，moderate and severe knee osteoarthritis groups.The severity of symptoms of knee osteoarthritis was evaluated by the WOMAC score.The level of IL-18 in the synovial fluid of the patients was detected by ELISA，and the correlation between the level of IL-18 and the severity of the disease and the score of symptoms was analyzed.Results：The level of IL-18 in synovial fluid of the mild，moderate and severe knee osteoarthritis groups was significantly higher than that of the control group（P < 0.05），and with the aggravation of knee osteoarthritis，the level of IL-18，pain score，stiffness score，limb function score and total WOMAC score were gradually increased（P < 0.05）.IL-18 was positively correlated with pain score，stiffness score，limb function score and total WOMAC score（P < 0.05）.ROC curve analysis showed that the area under the curve of IL-18 in synovial fluid for diagnosing the severity of knee osteoarthritis was 0.771，the sensitivity was 90.28%，and the specificity was 65.38%.Conclusion：The level of IL-18 in joint synovial fluid is closely related to the severity of knee osteoarthritis，and has certain value in the diagnosis of knee osteoarthritis.

【Keywords】 knee osteoarthritis;IL-18;joint synovial fluid;disease;relevance

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）为骨关节炎（osteoarthritis，OA）的常见类型，多发于老年人。其发病机制较为复杂，主要病理表现为关节软骨损伤、破坏及滑膜增生等［1］。KOA发病机制主要与抑炎和促炎因子失衡导致的关节软骨损伤及滑膜炎症反应有关［2］。因此，分析滑膜细胞分泌的炎症因子水平对了解KOA病情进展具有重要意义。白细胞介素-18（IL-18）作为白细胞介素家族的促炎因子之一，参与肿瘤［3］、强直性脊柱炎［4］、类风湿关节炎［5］等多种疾病的发生。KOA患者血清及关节液中IL-18水平增加，表明其可参与OA改变［6］。因此，本研究通过检测KOA患者关节滑液中IL-18水平，分析其与KOA病情严重程度的相关性，为KOA的临床诊断及后续研究奠定基础。

1 临床资料

1.1 一般资料 选取2021年2月至2022年11月在河南大学第一附属医院就诊的98例KOA患者为研究组，其中男42例，女56例；年龄52～81岁，平均（65.88±6.19）岁；体质量指数（BMI）16.30～32.90 kg·m-2，平均（23.35±3.11）kg·m-2。

另外选取同期无关节炎影像学表现的膝关节运动型损伤需手术治疗的患者52例为对照组，其中男25例，女27例；年齡50～78岁，平均（64.88±5.90）岁；BMI 15.18～30.75 kg·m-2，平均（23.39±3.10）kg·m-2。2组在性别、年龄、BMI等方面比较，差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。

1.2 诊断标准 按照美国风湿病学会（ACR）制定的KOA诊断标准［7］。

1.3 纳入标准 ①研究组符合上述诊断标准；②单侧KOA；③对本研究知情同意。

1.4 排除标准 ①由其他疾病所致的继发性KOA患者；②伴有膝关节外伤及创伤史者；③伴有膝关节肿瘤、结核以及重度骨质疏松者；④伴有严重心脑血管等内科疾病及糖尿病者；⑤近半个月内使用糖皮质激素、抗炎等药物治疗者。

2 方 法

2.1 关节滑液收集 2组患者入院后，研究组行膝关节清理或关节置换手术时，抽取病侧膝关节滑液，无需手术者行关节穿刺抽取关节滑液，抽取量2～3 mL。对照组行膝关节运动型损伤手术时抽取关节滑液2～3 mL。将收集到的关节滑液放入离心机以2500 r·min-1离心15 min，离心半径10 cm，留取上清，置于-80 ℃保存。

2.2 IL-18水平检测 取关节滑液，按照酶联免疫吸附法（ELISA）检测试剂盒（北京索莱宝科技有限公司）说明书检测患者关节滑液中IL-18水平。

2.3 X线片评估Kellgren-Lawrence（K-L）分级 研究组患者均于治疗前行双膝关节负重正侧位X线检查，根据K-L分级系统进行评分和评定KOA病情严重程度。0级，正常；1级，关节间隙无狭窄，可疑骨赘；2级，轻度骨赘形成，关节间隙可疑狭窄；3级，关节间隙狭窄明显，多个中等大小的骨赘形成，骨质出现轻度硬化性改变及可疑的骨形态改变；4级，关节间隙明显狭窄，伴大量骨赘形成，骨质严重硬化改变及出现关节畸形。KOA患者至少一侧膝关节K-L分级≥2级，且以严重一侧膝关节K-L分级纳入分析。X线片评估由本院经验丰富的影像学专家进行。按K-L分级，2级及以下者为轻度KOA组，3级为中度KOA组，4级为重度KOA组。

2.4 OA症状评分 由同一位主任医师采用西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（WOMAC）对患者症状严重程度进行评分，包含3个项目：疼痛、僵硬、关节功能，评分越高表示患者症状越重。

2.5 统计学方法 采用SPSS 20.0软件进行统计分析。计量资料符合正态分布以表示，多组间比较使用单因素分析，采用Pearson或Spearman进行相关性分析；ROC曲线评价指标对重度KOA的诊断价值。以P < 0.05为差异有统计学意义。

3 结 果

3.1 基线资料比较 多组间年龄、性别、BMI比较，差异均无统计学意义（P > 0.05）。轻度、中度及重度KOA组关节滑液IL-18水平均显著高于对照组（P < 0.05）。随着KOA病情程度的加重，关节滑液IL-18水平、疼痛评分、僵硬评分、肢体功能评分，以及WOMAC总分逐渐升高，差异均有统计学意义（P < 0.05）。见表1、表2。

3.2 IL-18水平与KOA症状评分的相关性 关节滑液IL-18水平与疼痛评分、僵硬评分、肢体功能评分及WOMAC总分均呈正相关。见表3。

3.3 IL-18诊断KOA严重程度的效能 采用ROC曲线评估IL-18对病情的诊断效果，结果显示，关节滑液IL-18水平诊断KOA严重程度的曲线下面积（AUC）为0.771，最佳截断值为146.97，敏感性为90.28%，特异性为65.38%，提示关节滑液IL-18对诊断重度KOA具有一定的预测价值。见图1。

4 讨 论

KOA是临床常见的骨关节疾病，近年来发病率逐渐升高，其中以中老年患者居多。本病致残率高达53%，给患者的生活质量造成严重影响［8］。目前的临床疗法均难以有效治愈或阻断疾病的进展，因此，早期诊断与治疗对改善KOA患者的临床结局具有重要价值。目前，KOA的病因尚未完全明确，诸多研究表明，KOA是发生于关节软骨与滑膜之间的炎性疾病。关节软骨在炎性因子的作用下被破坏后，可释放组织碎片进入关节滑液，刺激关节滑膜进而导致滑膜炎发生。而滑膜炎可进一步促进炎症因子的释放，加剧关节软骨降解，形成炎症恶性循环［9-10］。因此，滑膜炎的发生被认为是导致OA软骨破坏以及病情进展的关键因素，探讨关节滑液的炎症因子水平对早期诊断KOA具有重要意义。

近年来研究显示，生物标记物在OA的早期诊断、病情程度评估以及治疗后药物的有效性及安全性监测方面具有重要的作用，且有可能成为诊断与判定用药疗效及预后的工具［11-12］。IL-18属于白细胞介素1家族的主要成员之一，多由巨噬细胞分泌，也可由其他细胞如呼吸道上皮细胞、软骨细胞等产生，可刺激Th1细胞产生γ干扰素，进而诱导Th1型免疫反应，故又被称为γ干扰素诱生因子。既往研究显示，IL-18在多种变态反应性疾病［13］、癌症［3］、感染性疾病［14］等中起重要的免疫调节作用。既往研究证实，IL-18可直接作用于关节软骨细胞，抑制转化生长因子-β1诱导软骨细胞的增殖使软骨受损［15］。研究也显示，IL-18对软骨细胞有强烈的促炎及分解代谢作用，可通过促进IL-1表达，刺激关节软骨IL-6、环氧合酶-2、一氧化氮合酶等表达，诱导一氧化氮、前列腺素E2产生，进而促使软骨降解、破坏及滑膜炎症等，诱导OA发生［16］。另外，IL-18还可促进软骨细胞及滑膜细胞中基质金属蛋白酶生成，从而抑制胶原和蛋白多糖合成，促进细胞外基质降解，抑制细胞生成，加速其凋亡，进而加剧关节软骨结构破坏［17］。以上研究结果均说明，IL-18在OA的发生过程中扮演着重要角色。SHI等［18］研究显示，KOA患者血清中IL-18水平增加，治疗后显著降低。有研究显示，KOA患者关节液中的IL-18水平显著高于正常对照组［19］。朱振标等［20］研究证实，IL-18在KOA患者的关节液以及滑膜中表达水平显著高于非KOA患者，且随着KOA病情程度加剧，IL-18表达也增加。本研究结果显示，与对照组比较，KOA患者关节滑液中IL-18显著增加，且随着KOA患者病情严重程度而增加，提示IL-18可能与KOA病情及其进展有关，与既往研究相符。另外，本研究通过进一步分析关节滑液中IL-18水平与KOA症状评分之间的相关性，结果显示，KOA患者关节滑液中IL-18水平与疼痛评分、僵硬评分、肢体功能评分，以及WOMAC总分之间均呈显著正相关，说明关节液中IL-18可能在KOA病程进展中发挥重要作用，是反映KOA病变、病情严重程度及临床症状的标志物。此外，本研究采用ROC曲线探讨关节滑液IL-18水平对KOA病情的诊断价值，结果显示，IL-18诊断重度KOA的AUC为0.771，敏感性为90.28%，特异性为65.38%，说明对KOA病情具有一定的诊断价值，可能作为KOA患者病情进展的诊断指标。

综上所述，关节滑液中IL-18水平与KOA病情严重程度具有显著的正相关性，且对诊断KOA病情具有一定价值，可作为临床监测、诊断KOA的辅助标志物，为KOA的早期诊断及治疗提供一定的参考。然而，本研究也存在一定的局限性，如样本量较小、疾病类型单一等，在一定程度上可能造成研究结果的偏颇，影响准确性，因此，在后续的研究中会继续开展更大样本量的多中心研究，以获取IL-18参与KOA进展的更准确结论。

参考文献

［1］ PRIMORAC D，MOLNAR V，ROD E，et al.Knee osteoarthritis：a review of pathogenesis and state-of-the-art non-operative therapeutic considerations［J］.Genes（Basel），2020，11（8）：854-916.

［2］ 汪国翔，章晓云.骨关节炎病变过程中炎症细胞因子及相关信号通路的作用机制［J］.中国组织工程研究，2021，25（14）：2266-2273.

［3］ ESMAILBEIG M，GHADERI A.Interleukin-18：a regulator of cancer and autoimmune diseases［J］.Eur Cytokine Netw，2017，28（4）：127-140.

［4］ 黄钊炜，黄芳琴，任妮娜，等.强直性脊柱炎患者疾病活动度与细胞因子的相关性研究［J］.风湿病与关节炎，2021，10（9）：1-4.

［5］ MIN HK，KIM S，LEE JY，et al.IL-18 binding protein suppresses IL-17-induced osteoclastogenesis and rectifies type 17 helper T cell/regulatory T cell imbalance in rheumatoid arthritis［J］.J Transl Med，2021，19（1）：392-406.

［6］ KOH SM，CHAN CK，TEO SH，et al.Elevated plasma and synovial fluid interleukin-8 and interleukin-18 may be associated with the pathogenesis of knee osteoarthritis［J］.Knee，2020，27（1）：26-35.

［7］ ALTMAN R，ASCH E，BLOCH D，et al.Development of criteria for the classification and reporting of osteoarthritis.Classification of osteoarthritis of the knee.Diagnostic and Therapeutic Criteria Committee of the American Rheumatism Association［J］.Arthritis Rheum，1986，29（8）：1039-1049.

［8］ 龚恒，陈连旭，黄斌.关节内注射间充质干细胞治疗退行性膝骨关节炎临床研究进展［J］.中国运动医学杂志，2020，39（9）：746-750.

［9］ 江攀.滑膜在骨关节炎发病机制及治疗中的作用［J］.中国矫形外科杂志，2020，28（5）：430-434.

［10］ 曾惠琼，黄新民，伍少霞，等.膝骨关节炎与外周血IL-4、IL-6、IL-17A的相关性分析［J］.风湿病与关节炎，2019，8（6）：17-19，23.

［11］ 李金明，王辉，张志毅.骨关节炎诊断生物标记物研究进展［J］.中华风湿病学杂志，2020，24（9）：631-634.

［12］ 宋永周，关健，李明，等.膝骨关节炎严重程度与抵抗素水平的相关性［J］.中国组织工程研究，2017，21（16）：2461-2466.

［13］ 邹珊珊，杨蕊铭，何韶衡，等.过敏性紫癜患者血液嗜酸性粒细胞IL-18和IL-18受体表达升高［J］.免疫学杂志，2017，33（12）：1034-1039.

［14］ KAPLANSKI G.Interleukin-18：biological properties and role in disease pathogenesis［J］.Immunol Rev，2018，281（1）：138-153.

［15］ CARBALLO CB，COELHO TRP，DE HOLANDA AFONSO RC，et al.Osteoarthritic synovial fluid and TGF-β1 induce interleukin-18 in articular chondroc-ytes［J］.Cartilage，2020，11（3）：385-394.

［16］ GENG Q，ZHANG H，CUI Y，et al.Febuxostat mitigates IL-18-induced inflammatory response and reduction of extracellular matrix gene［J］.Am J Transl Res，2021，13（3）：979-987.

［17］ YAZGAN B，AVCI F，MEMI G，et al.Inflammatory response and matrix metalloproteinases in chronic kidney failure：Modulation by adropin and spexin［J］.Exp Biol Med（Maywood），2021，246（17）：1917-1927.

［18］ SHI GX，TU JF，WANG TQ，et al.Effect of electro-acupuncture（EA）and manual acupuncture （MA） on markers of inflammation in knee osteoarthritis［J］.J Pain Res，2020，26（13）：2171-2179.

［19］ WASZCZYKOWSKI M，FABI?-STROBIN A，BEDNARSKI I，et al.Serum and synovial fluid concentrations of interleukin-18 and interleukin-20 in patients with osteoarthritis of the knee and their correlation with other markers of inflammation and turnover of joint cartilage［J］.Arch Med Sci，2020，18（2）：448-458.

［20］ 朱振標，张寿，刘亦恒，等.膝骨关节炎关节液和滑膜中IL-18与MMP-13的表达及临床意义［J］.海南医学，2015，26（15）：2227-2230.

收稿日期：2022-11-01；修回日期：2022-12-15

基金项目：开封市科技发展计划项目（2003028）

作者单位：河南大学第一附属医院，河南 开封 475001

通信作者：刘志刚