软骨代谢标志物COMP对骨关节炎软骨改变的反应

作者:刘志伟,严伟洪,孙晓亮

作者单位：江苏省常州市第一人民医院，江苏 常州 213003          【摘要】  目的 研究血清中软骨寡聚基质蛋白(cartilage oligomeric matrix protein，COMP)水平与骨关节炎病变严重程度的关系。方法 采用ELISA方法测定正常对照组和22 例骨关节炎患者血清中及关节液中的COMP水平。结果 骨关节炎患者血清中COMP水平明显高于正常组水平，有统计学差异。结论 血清中COMP水平与骨关节炎病变严重程度相关，测定骨关节炎患者血中COMP水平对进一步研究OA发病机理及早期发现骨关节炎并采取有效防治策略，监测防治效果具有极其重要的意义。

   【关键词】  骨关节炎；COMP；酶联免疫吸附测定

　　Metabolic Change of Cartilage Reflected by Cartilage Oligomeric Matrix Protein

　　LIU ZhiWei，YAN Weihong，SUN XiaoLiang，et al

　　(Department of Orthopaedics，the 1st Hospital of Changzhou City，Jiangsu 213003，China)    　　Abstract：Objective  To investigate the relationship between the levels of COMP in serum and severity of osteoarthritis.Methods  Serum samples of 22 patients with osteoarthritis and 40 normal persons in controls were collected.Serum levels of COMP were analysed using  Enzymelinked immunosorbent assay (ELISA).Results  SerumCOMP levels of osteoarthritis patients were higher than those in control group(P＜0.05).Conclusion  The serum levels of COMP is related with the grade of destruction of osteoarthritis cartilage.COMP is the sensitive marker reflecting the metabolic changes of articular cartilage.    　　Key words：osteoarthritis；COMP；enzymelinked immunosorbent assay

　　骨关节炎以关节软骨的退变为主要病理特征，通过测定血清、关节液或尿液中反映软骨代谢程度的特异性分子的水平，有助于判断骨关节炎软骨病变的程度、预后和治疗效果，可能成为早期诊断骨关节炎有效的辅助方法。本研究采用夹心酶联免疫吸附法(SandwichELISA)测定正常人及骨关节炎患者血清中软骨寡聚基质蛋白(cartilage oligomeric matrix protein，COMP)的水平，研究骨关节炎病变程度与血清中软骨代谢标志物COMP水平的关系及其意义。

　　1  材料与方法

　　1.1  研究对象  研究对象为2003年9月至2005年1月在我科治疗的膝关节骨关节炎患者，及同期确诊的正常人。骨关节炎患者共22 例，平均年龄58 岁(46～68 岁)；其中全膝关节置换术患者10 例，平均年龄62 岁(53～65 岁)；关节探查及清理术患者12 例，平均年龄51 岁(46～68 岁)。正常对照组40 例，为合格的健康人，平均年龄35 岁(26～45 岁)。

　　1.2  标本收集和保存  统一在上午静脉抽取骨关节炎患者血10 mL，空腹静脉抽取健康人血10 mL，所有标本均离心取上清液，放置在－20℃冰冻保存待测。

　　1.3  测定方法  采用ELISA法测定血清中COMP水平，试剂为瑞典Anamar Medical AB公司生产的COMP ELISA试剂盒。

　　1.4  实验步骤  用移液管吸取标准品、对照样本及稀释后的检测样本各25μL，加入孵育液100μL/孔。室温孵育2 h。洗液洗板6次。吸走液体后，加入抗体复合物200μL/孔。室温孵育15 min，每孔中加入停止液50μL。于450nm波长处测定并读取吸光度值，计算COMP含量。

　　2  结果    　　数据采用SAS统计软件分析表明，两组间比较采用t检验，所有数据均以±s表示。结果显示骨关节炎患者血清中COMP水平为(11.87±4.46) U/L，明显高于正常组水平(10.01±2.93) U/L，P＜0.05有显著性差异。

　　3  讨论    　　我国骨关节炎(osteoarthritis，OA)的发病率为2.2％～3.5％，据统计40～49 岁与50～59 岁人群发病率为27％和62％。随着现代社会人口老龄化，该病发生越来越多，严重危害老年人的健康。因此，膝关节OA的诊断与治疗方法的研究越来越受到临床学者的重视。    　　骨关节炎最早病理所见是软骨超负荷表面的变薄和破裂，软骨出现碎片和凹陷，直至软骨完全裸露。垂直的裂隙已直达软骨的深处。骨关节炎的特征可概括为：a)功能退变；b)软骨损害；c)关节表面周围的新骨形成。机械和生物学因素的相互影响是它受累的原因。目前认为骨关节炎病理演变的关键是关节软骨细胞的功能改变，Ⅱ型胶原总量丢失。    　　骨关节炎缺乏特异性的症状和体征，临床早期影像检查改变亦不显著。所以，骨关节炎的早期诊断颇为困难，甚至需要治疗性诊断或手术确定。传统的标准方法是通过测定炎症因子如C反应蛋白(Creactive protein，CRP)、红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate，ESR)来监测关节炎疾病，但这些炎症因子却不能反应出关节软骨的破坏程度。同时临床试验也指出某些病人传统炎症标志物水平低，但软骨破坏较严重，同样也有病人有显著炎症反应而软骨破坏很轻［1］。    　　软骨生物学知识的进展使我们对于关节炎的诊断、预见和治疗能力发生改变。我们需要在出现软骨显著丢失之前，找到一个能早期诊断的方法来改善关节炎的治疗结果，需要有一个特殊的标志物用来监测软骨的合成与退变，比较理想的应该是血液中的标记物。正常和退行性变的关节软骨在代谢转化过程中释放的代谢产物均进入血液和关节液中，利用酶联免疫分析的方法能够敏感而特异地检测出血清中代谢标志物的水平，而COMP就是这样一种软骨代谢标志物。    　　1992年瑞典LUND大学Dick Heinegard教授首先描述了COMP，它是由五个独立的次级单位由二硫键相连的五聚蛋白［2］。COMP最先发现于软骨，近来也少量发现于肌腱和滑膜，但在皮肤、肺等结缔组织中却找不到COMP，COMP与Ⅱ型胶原相结合，在软骨组织胶原网中起稳定的作用［3］。软骨由于疾病过程而破碎时会释放蛋白分子进入到滑液中，在血液中也可以发现这些蛋白如COMP。瑞典人的正常人群COMP水平为(10.2±2.9) U/L(数据来源于瑞典Anamar Medical公司)，通过本研究中对正常人群中血清COMP水平的测定，结果显示正常人群COMP水平为(10.01±2.93) U/L，较瑞典正常人水平稍低，可能与人种或正常组年龄构成不同有一定关系。该结果可以为检测我国正常人群COMP水平提供参考。

　在研究非炎症性疾病如类风湿性关节炎、骨关节炎中显示，COMP在血清中浓度变化与软骨变化相适应，在动物关节炎模型中COMP血清水平与关节炎严重性相关［9］。本研究显示在骨关节炎组中血清COMP水平明显高于正常对照组。研究认为血清中COMP逐渐升高与骨关节炎疾病进展相关联［4，5］。血清中COMP的浓度与ESR、CRP无关，一些治疗方法如果只是减轻炎症反应而不能影响软骨的病变，这些患者血清中的CRP、ESR可能下降但COMP水平却没什么改变［6］。通过测定COMP的水平可以预见是否出现软骨的破坏，可以预判哪些人群将来会受到骨关节炎的影响［7］。    　　姚力［8，9］研究发现，骨关节炎患者血清中Ⅱ型胶原水平显著高于正常对照组，在经X线检测确定的骨关节炎早期组，Ⅱ型胶原水平、蛋白聚糖已明显升高，在出现关节间隙狭窄时血清中Ⅱ型胶原、蛋白聚糖的水平最高，当关节间隙进一步减小甚至消失时，则逐渐下降。COMP与Ⅱ型胶原相结合，这一变化趋势与COMP的变化一致。在骨关节炎的早期阶段，软骨破坏尚不明显，血清中COMP升高不多；在出现明显的关节间隙狭窄时，软骨基质破坏明显，但软骨细胞的合成作用却相应增加，膝关节软骨剩余的总量还较多，这时血清中的COMP的水平最高；在骨关节炎的晚期阶段，软骨基质破坏殆尽，软骨细胞合成能力明显下降，血清中COMP水平也随之下降［10］。在临床上晚期病人较少，所以大部分患者COMP水平是升高的。在本组病例中有1 例属于晚期的病例，术中见软骨破坏殆尽，其血清中COMP在正常偏低水平。    　　此外，Crnkic［1］研究中发现经过ATNF治疗的骨关节炎的病人血清中COMP水平有下降，说明通过检测血清COMP水平可以观察治疗效果。Larsson［11］通过鼠的关节炎模型中发现经过糖皮质激素治疗使软骨破坏缓解的鼠血清中COMP水平都有明显下降。Weitoft［12］在用经关节内注射糖皮质激素治疗骨关节炎病人的研究中通过血清COMP水平的检测来判断激素是否起到了对软骨的保护作用，使软骨减少释放COMP分子，这都说明COMP可以作为一个有效的判断疗效好坏的工具。    　　目前许多学者根据研究目的的不同选择了炎性标志物、骨代谢标志物、滑液代谢标志物、免疫标志物等来研究骨关节炎及类风湿性关节炎疾病，但没有哪个标志物可以完全区分骨关节炎病人及正常人，Otterness等［13］在研究中将COMP与其他两种标志物联合应用，使骨关书炎的诊断率达到90％，所以如果联合应用多种标志物就能大大提高诊断及预后判断的准确性。    　　本研究结果为COMP成为骨关节炎、类风湿性关节炎软骨病变早期诊断指标及判断软骨病变预后和治疗效果的指标提供了初步研究基础。而如何联合应用其他标志物来提高其在骨关节炎诊疗中的作用，还有待进一步去开展。

【参考文献】  　　［1］Crnkic M，Mansson B，Larsson L，et al.Serum cartilage oligomeric matrix protein(COMP) decreases in rheumatoid arthritis patients treated with infliximab or etanercept［J］.Arthritis Res Ther，2003，5(4)：181185.

　　［2］Hedbom E，Antonsspon P，Hjerpe A，et al.Cartilage matrix proteins.An acidic oligomeric protein (COMP) detected only in cartilage［J］.J Biol Chem，1992，267(9)：61326136.

　　［3］Larsson E，Erlandsson HH，Lorentzen JC，et al.Serum concentrations of cartilage oligomeric matrix protein，fibrinogen and hyaluronan distinguish inflammation and cartilage destruction in experimental arthritis in rats［J］.Rheumatology(Oxford)，2002，41(9)：9961000.

　　［4］Garnero P，Rousseau JC，Delmas PD.Molecular basis and clinical use of biochemical markers of bone，cartilage，and synovium in joint diseases［J］.Arthritis Rheum，2000，43(5)：953968.

　　［5］Garnero P，Piperno M，Gineyts E，et al.Cross sectional evaluation of biochemical markers of bone，cartilage，and synovial tissue metabolism in patients with knee osteoarthritis：relations with disease activity and joint damage［J］.Ann Rheum Dis，2001，60(6)：619626.

　　［6］Joosten L，Helsen MM，Saxne T，et al.IL1 alpha beta blockade prevents cartilage and bone destruction in murine type Ⅱ collageninduced arthritis，whereas TNFalpha blockade only ameliorates joint inflammation［J］.J Immunol，1999，163(9)：50495055.

　　［7］Dragomir AD，Kraus VB，Renner JB，et al.Serum cartilage oligomeric matrix protein and clinical signs and symptoms of potential preradiographic hip and knee pathology［J］.Osteoarthritis Cartilage，2002，10(9)：687691.

　　［8］姚力，周乙雄，赵丹慧，等.软骨代谢标志物对骨关节炎软骨改变的反映［J］.中华骨科杂志，2002，22(12)：705708.

　　［9］姚力，周乙雄，赵丹慧，等.骨关节炎软骨中Ⅰ型和Ⅱ型胶原的分布［J］.中国矫形外科杂志，2002，9(2)：167169.

　　［10］Vilim V，Olejarova M，Machacek S，et al.Serum levels of cartilage oligomeric matrix protein(COMP) correlate with radiographic progression of knee osteoarthritis［J］.Osteoarthritis Cartilage，2002，10(9)：707713.

　　［11］Larsson E，ErlandssonHarris H，Larsson A，et al.Corticosteroid treatment of experimental arthritis retards cartilage destruction as determined by histology and serum COMP［J］.Rheumatology(Oxford)，2004，43(4)：428434.

　　［12］Weitoft T，Larsson A，Saxne T，et al.Changes of cartilage and bone markers after intraarticular glucocorticoid treatment with and without post injection rest in patients with rheumatoid arthritis［J］.Ann Rheum Dis，2005，64(12)：17501753.

　　［13］Otterness IG，Swindell AC，Zimmerer RO，et al.An analysis of 14 molecular markers for monitoring osteoarthritis：segregation of the markers into clusters and distinguishing osteoarthritis at baseline［J］.Osteoarthritis Cartilage，2000，8(3)：180185.