HtrA1在骨关节炎早期软骨退变中的诊断价值

【摘要】 目的：探讨骨关节炎患者关节滑液中HtrA1的表达是否与软骨退变程度相关。方法：研究对象包括膝骨关节炎（KOA）患者40例，其中软骨退变Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的病例数分别为15、11、14例，正常人28例，应用ELISA测定丝氨酸蛋白酶1（HtrA1）在关节滑液中的表达程度。结果：KOAⅡ、Ⅲ、Ⅳ组中关节滑液的HtrA1因子表达均明显高于正常人，差异有统计学意义（P0.05）。正常对照组关节液HtrA1因子表达含量为67.89～208.33 pg/ml，以208.33 pg/ml作为阴性，KOA患者不同程度软骨退变（KOAⅡ、Ⅲ、Ⅳ组）各组检测的敏感度均超过85.7%。结论：HtrA1对早期软骨退变（KOAⅢ级）诊断的敏感度在90%以上，特别是诊断KOA患者KOAⅡ级软骨退变的敏感度最高，可达93%以上。说明HtrA1是诊断早期软骨退变（KOAⅡ级）的良好指标。

【关键词】 膝骨关节炎； 软骨退变； 丝氨酸蛋白酶1； 关节滑液

Experimental Study of HtrA1 in the Pathogenesis of Osteoarthritis/KUANG Li-peng.//Medical Innovation of China，2013，10（14）：078-079

【Abstract】 Objective：To explore the relationship of HtrA1 expression of synovial fluid in osteoarthritis and the degree of cartilage degeneration. Method：The object of study， including 40 cases of patients with knee osteoarthritis， including cartilage degeneration grade Ⅱ，Ⅲ，grade Ⅳ number of cases were 15，11，14， normal 28 cases， the application of ELISA， HtrA1 in synovial fluid the expression level.Result：KOA II，Ⅲ，group Ⅳ the synovial fluid HtrA1 factor expression were significantly higher than normal，there was statistically significant （P0.05）.Normal control group joint fluid HtrA1 factor expression content to 67.89-208.33 pg / ml， if 208.33 pg / ml as a negative， the sensitivity of KOA Ⅱ， Ⅲ， Ⅳ group were more than 85.7%.Conclusion：The HtrA1 early cartilage degeneration （KOA grade III） diagnostic sensitivity of 90%， in particular the diagnosis of patients with KOA KOA class II cartilage degeneration highest sensitivity， more than 93%. The HtrA1 description is a good indicator for the early diagnosis of cartilage degeneration （KOA grade II）.

【Key words】 Knee Osteoarthritis； Cartilage degeneration； High temperature requirement factor 1； Apoptosis synovial fluid

First-author’s address：The Fifth Affiliated Hospital of Zunyi Medical College，Zhuhai 519100，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.14.046

膝骨关节炎（Knee Osteoarthritis，KOA）的发病与软骨退变密切相关。在KOA的发病过程中，随着病程的进展，患者老龄化，体重的增加，而逐渐出现软骨退变。然而早期的放射检查对于软骨退变的诊断还有待完善，其中MRI对于关节软骨退变的诊断特异性、敏感性低，而关节镜的检查虽然可以诊断，但该检查具有创伤性。丝氨酸蛋白酶1（High temperature requirement factor，HtrA1）是属于丝氨酸蛋白酶家族成员，是一种分泌蛋白，其生物学作用是促进细胞外基质的降解[1]。本实验研究通过抽取患者关节液检测HtrA1因子的表达情况，通过各级骨关节炎患者的对比，探讨HtrA1因子与软骨退变程度的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 病例选择 研究对象均来自2010年8月-2012年10月遵义医学院第五附属（珠海）医院。实验组膝关节KOA患者40例，女17，男23例，年龄44～78岁，平均69岁，软骨退变Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的病例数分别为15、11、14例。对照组为本院健康体检者28例，无KOA病史，膝关节透视检查正常，行关节穿刺前与其签署知情同意书，女13例，男15例，年龄25～68岁，平均45岁。KOA临床诊断参考1986年美国风湿协会所制订标准，X线诊断参考Kellgren-Lawrence（K-L）分级标准。

1.1.2 实验标本 两组的滑液均在行膝关节腔穿刺时留取，其中KOA患者45例，对照组28例。留取的关节滑液标本均1500转/min离心10 min后取上清，置于-20 ℃冰箱保存备用。

1.2 材料和方法

1.2.1 主要仪器 普通冰箱（中国海尔），HH-W电热恒温水浴箱（金坛市医疗器械厂），ELX800酶标分析仪（美国Bio-Tec公司）。

1.2.2 主要试剂 HtrA丝氨酸肽酶1 （HtrA1）ELISA检测试剂盒购自上海西唐生物科技有限公司，编号：F01025。

1.2.3 实验方法 ELISA法检测关节滑液中HtrA1水平，操作方法按照说明书操作。

1.3 统计学处理 所有数据均输入计算机以SPSS 19.0软件进行统计学处理，计量资料以（x±s）表示，实验组与对照组间用Dunnett分析，实验组不同关节软骨退变程度的组间用LST分析。以P

2 结果

结果显示ELISA是一种有效的检测关节滑液HtrA1因子的方法， 该方法可以定性定量检测HtrA1因子。该因子在正常人关节液中表达很低，平均58.11 pg/ml，KOAⅡ、Ⅲ、Ⅳ组中关节滑液的HtrA1因子表达均明显高于正常人，差异有统计学意义（P0.05）。见表1。正常对照组关节液HtrA1因子表达含量为67.89～208.33 pg/ml，如果以208.33 pg/ml作为阴性，KOA患者不同程度软骨退变（KOAⅡ、Ⅲ、Ⅳ组）各组检测的阴性样品数及敏感性见表2，其敏感度均超过85.7%。

表1 各组滑液HtrA1检测结果

组别 例数（例） HtrA1（pg/ml）

对照组 28 138.11±70.22

KOAⅡ 15 352.00±150.42*

KOAⅢ 11 296.00±171.77*

KOAⅣ 14 332.45±213.90*

*与对照组比较，P

表2 各组关节滑液检测阴性数及敏感性

组别 总例数（例） 阴性例数（例） 敏感性（%）

KOAⅡ 15 1 93.3

KOAⅢ 11 1 90.9

KOAⅣ 14 2 85.7

3 讨论

KOA的发病与软骨退变密切相关，有研究表明在胚胎的骨或者是干细胞向软骨发育的过程中，丝氨酸蛋白酶可以抑制该过程向软骨细胞分化并将该过程导向非软骨转化，如骨膜、肌腱、软骨膜、韧带和关节[2]。然而软骨退变的关节滑液中HtrA1的含量是否与软骨退变程度相关呢？检测关节滑液中HtrA1的含量是否可以作为关节软骨早期退变的诊断指标？目前还没有肯定的答案，以下将对上面两个问题展开讨论。

HtrA1最初是在肉毒病毒40（SV40）的成纤维细胞中检测到的，而后又有学者在骨关节炎的关节滑液中发现其对骨关节炎的发病有正调节的作用，其可能是通过抑制成纤维细胞的形成有关[3-4]。有实验证明在胚胎或者成年小鼠的软骨中，HtrA1对增生活跃的软骨细胞均具有抑制作用，其机制可能是通过抑制TGF-β信号途径，进而抑制软骨细胞分化增生甚至钙化[5-6]。另一则实验通过检测静止的软骨细胞中发现HtrA1无表达或者极少表达，一旦激活软骨细胞的增生分化后，则发现HtrA1的表达增多[7]。本实验研究表明KOAⅡ、Ⅲ、Ⅳ组中关节滑液的HtrA1因子表达均明显高于正常人，其可能的机制是抑制TGF-β信号途径降解软骨基质蛋白进而使得骨关节炎的演进[8]，而其组间比较差异无统计学意义，说明了HtrA1在骨关节炎关节滑液中表达增高与软骨退变有关，但与软骨退变的程度递增无关。

本研究是通过正常对照组获得以208.33 pg/ml作为阴性而计算出KOAⅡ、Ⅲ、Ⅳ组的敏感度，各组敏感度分别为93.3%、90.9%、85.7%，可以看出随着关节软骨退变程度加重，敏感度进行性下降，而HtrA1的表达量的离散度越来越大，表明HtrA1因子如果作为早期软骨退变（KOAⅡ级）的诊断指标效果最理想。HtrA1在关节滑液中的分泌是由成纤维细胞分泌的[9-10]，HtrA1的敏感度在KOAⅢ和Ⅳ组略低的原因可能是由于随着关节软骨退变的严重加剧，关节里成纤维细胞的减少、破坏增加，进而影响分泌HtrA1的稳定性。

综上所述，HtrA1对早期软骨退变（KOAⅢ级）诊断的敏感度在90%以上，特别是诊断KOA患者KOAⅡ级软骨退变的敏感度最高，可达93%以上。说明HtrA1是诊断早期软骨退变（KOAⅡ级）的良好指标。

参考文献

[1] Sundaresan P， Vashist P， Ravindran R D，et al.Polymorphisms in ARMS2/HTRA1 and complement genes and age-related macular degeneration in India： findings from the INDEYE study[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci， 2012，53（12）：7492-7497.

[2] Essex M N，O’Connell P，Brown P B.Response to Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs in African Americans with Osteoarthritis of the Knee[J].J Int Med Res，2012，40（6）：2251-2266.

[3] Zurawa-Janicka D， Kobiela J， Galczynska N，et al. Changes in expression of human serine protease HtrA1， HtrA2 and HtrA3 genes in benign and malignant thyroid tumors[J]. Oncol Rep，2012，28（5）：1838-1844.

[4] Kim G Y， Kim H Y， Kim H T，et al. HtrA1 is a novel antagonist controlling fibroblast growth factor （FGF） signaling via cleavage of FGF8[J].Mol Cell Biol，2012，32（21）：4482-4492.

[5] Zhang L， Lim S L， Du H， et al. High temperature requirement factor A1 （HTRA1） gene regulates angiogenesis through transforming growth factor-β family member growth differentiation factor 6[J]. J Biol Chem. 2012，287（2）：1520-1526.

[6] Shiga A， Nozaki H， Yokoseki A， et al. Cerebral small-vessel disease protein HTRA1 controls the amount of TGF-β1 via cleavage of proTGF-β1[J].Hum Mol Genet，2011，20（9）：1800-1810.

[7] Chamberland A， Wang E， Jones AR， et al.Identification of a novel HtrA1-susceptible cleavage site in human aggrecan： evidence for the involvement of HtrA1 in aggrecan proteolysis in vivo[J]. J Biol Chem，2009，284（40）：27352-27359.

[8] Narkiewicz J， Lapinska-Szumczyk S， Zurawa-Janicka D，et al.Expression of human HtrA1， HtrA2， HtrA3 and TGF-beta1 genes in primary endometrial cancer[J].Oncol Rep，2009，21（6）：1529-1537.

[9] Tiaden A N， Klawitter M， Lux V， et al. Detrimental role for human high temperature requirement serine protease A1 （HTRA1） in the pathogenesis of intervertebral disc （IVD） degeneration[J].J Biol Chem. 2012，287（25）：21335-21345.

[10] 高益，瞿玉兴，王斌.玻璃酸钠和得宝松对老年性骨关节炎关节镜清理术后疗效观察[J].中国医学创新，2010，7（33）：14-15.

（收稿日期：2013-01-24） （本文编辑：陈丹云）