葉握球，馮奕鑫

臨床研究

股骨頭缺血性壞死患者血清COMP和MMP13水平變化及其臨床意義

葉握球，馮奕鑫

目的觀察股骨頭缺血性壞死（INFH）患者血清軟骨寡聚基質(zhì)蛋白（COMP）和基質(zhì)金屬蛋白酶13（MMP13）水平變化并探討其臨床意義。方法將2012年1月至2015年1月普寧市人民醫(yī)院收治的38例股骨頸骨折術(shù)后發(fā)生INFH的患者作為觀察組，另選取30例同期股骨頸骨折術(shù)后無INFH患者作為手術(shù)對照組，30例同期健康查體者作為健康對照組。觀察組采用髓芯減壓術(shù)治療，運用ELISA法檢測術(shù)前，術(shù)后1、3、5、7、10 d血清COMP和MMP13水平，同時記錄兩對照組血清COMP和MMP13水平。根據(jù)Harris評分評價觀察組患者術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能；分析血清COMP和MMP13水平與術(shù)后Harris評分的關(guān)系，采用ROC分析血清COMP和MMP13水平對INFH患者髖關(guān)節(jié)功能恢復情況的預測價值。結(jié)果觀察組術(shù)前血清COMP、MMP13水平分別為（13.5±2.4）U/L、（45.5±2.2）μg/L，高于手術(shù)對照組和健康對照組的（8.5±1.5）U/L和（5.2±1.1）U/L、（34.4±1.9）μg/L和（27.2±1.4）μg/L；手術(shù)對照組上述指標亦高于健康對照組（P＜0.05）。觀察組術(shù)后5、7、10 d血清COMP和MMP13水平均較術(shù)前明顯降低（P＜0.05）；術(shù)后1、3個月Harris評分分別為（87±7）分和（94±3）分，術(shù)后3個月髖關(guān)節(jié)功能優(yōu)、良、中、差分別為12、17、6、3例，優(yōu)良率為76%（29/38）；髖關(guān)節(jié)功能恢復優(yōu)良者血清COMP和MMP13水平均低于中差者（P＜0.05），血清COMP和MMP13水平截斷值為13.14 U/L+ 44.85 μg/L時，敏感度、特異度、陽性預測值和陰性預測值分別為97%、89%、97%、89%，預測價值最高。結(jié)論INFH患者血清COMP和MMP13水平較高，且與髖關(guān)節(jié)功能密切相關(guān)，聯(lián)合檢測對患者術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能的早期預測價值良好。

股骨頭壞死；股骨骨折；軟骨寡聚基質(zhì)蛋白；基質(zhì)金屬蛋白酶13；關(guān)節(jié)功能；康復

髖部受到暴力創(chuàng)傷后可出現(xiàn)股骨骨折、髖關(guān)節(jié)脫位等，并可進一步引發(fā)股骨頭缺血性壞死（ischemic necrosis of femoral head，INFH）［1］。INFH可造成髖關(guān)節(jié)骨結(jié)構(gòu)的改變，導致軟骨下骨折、負重區(qū)域塌陷、骨小梁及關(guān)節(jié)軟骨功能降低，患者髖關(guān)節(jié)功能受到明顯影響［2］。早期預測INFH患者髖關(guān)節(jié)功能不良的發(fā)生并及時進行干預，對改善患者髖關(guān)節(jié)功能、提高患者生活質(zhì)量具有重要意義。軟骨寡聚基質(zhì)蛋白（cartilage oligomeric matrix protein，COMP）是軟骨非膠原蛋白成分。通過與膠原纖維結(jié)合，COMP可起到穩(wěn)定關(guān)節(jié)軟骨膠原-纖維網(wǎng)絡(luò)的作用，當軟骨受到損傷時，患者血液中COMP濃度呈增加趨勢［3-4］；基質(zhì)金屬蛋白酶13（matrix metalloproteinase 13，MMP13）則可通過降解和破壞Ⅱ型膠原而引發(fā)軟骨細胞的變形壞死［5］，與關(guān)節(jié)炎癥、關(guān)節(jié)缺損等骨關(guān)節(jié)疾病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切［6-7］。本研究試圖通過分析INFH患者血清COMP和MMP13水平的變化，評估兩者在預測髖關(guān)節(jié)功能恢復情況的應用價值，為INFH患者髖關(guān)節(jié)功能的早期判斷和改善提供指導。

1　資料與方法

1.1一般資料

選取2012年1月至2015年1月收治的38例股骨頸骨折術(shù)后INFH患者作為觀察組，另選取30例同期股骨頸骨折術(shù)后無INFH患者作為手術(shù)對照組，30例同期健康查體者作為健康對照組。排除伴有髖關(guān)節(jié)畸形、風濕性關(guān)節(jié)炎、腫瘤等疾病以及不同意參與實驗者。3組性別、年齡等一般資料比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性，見表1。其中觀察組ARCO分期［9］：Ⅱ期5例、Ⅲ期18例、Ⅳ期15例；骨折術(shù)后出現(xiàn)INFH時間為9～58個月，平均時間（28±5）個月；出現(xiàn)INFH至手術(shù)時間1～5周，平均時間（1.8±0.4）周；去除內(nèi)固定后均行髓芯減壓術(shù)治療，再根據(jù)病情重新進行內(nèi)固定，術(shù)后常規(guī)行抗感染治療和營養(yǎng)支持，根據(jù)恢復情況及時進行關(guān)節(jié)功能鍛煉。

1.2血清COMP、MMP13檢測

分別于健康對照組和手術(shù)對照組入選次日，觀察組髓芯減壓術(shù)前及術(shù)后1、3、5、7、10 d檢測血清COMP和MMP13水平。受檢者均于受檢當日抽取空腹靜脈血5 mL，置于EDTA抗凝管中靜置20 min，以3 500 r/min速度和3 cm離心半徑離心5 min，取上層血清分裝于1 mL冷凍管，—4°C恒溫箱中保存待測。采用ELISA法檢測血清COMP和MMP13水平，COMP ELISA試劑盒由上海嵐派生物科技有限公司提供，MMP 13 ELISA試劑盒由上海江萊生物科技有限公司提供，酶標儀采用普朗DNM-9602G型全自動酶標儀，操作均嚴格按照儀器和試劑盒說明書要求進行。

1.3髖關(guān)節(jié)功能評價

髓芯減壓術(shù)后1、3個月，由同一組醫(yī)師采用Harris評分標準評價觀察組患者髖關(guān)節(jié)功能［10］。評價內(nèi)容包括疼痛、功能、活動范圍等，分值范圍0～100分，分值越高表明患者髖關(guān)節(jié)功能恢復情況越好，其中90～100分為優(yōu)、80～89分為良、70～79分為中、70分以下為差。

1.4統(tǒng)計學方法

應用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行分析，計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，多組比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用SNK-q檢驗，兩組比較采用t檢驗；計數(shù)資料以百分比表示，采用卡方檢驗進行比較；運用受試者操作特性曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）分析血清COMP和MMP13水平對INFH患者髖關(guān)節(jié)功能恢復情況的聯(lián)合預測價值。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2　結(jié)果

2.1血清COMP和MMP13水平變化

觀察組髓芯減壓術(shù)前血清COMP和MMP13水平均高于手術(shù)對照組和健康對照組（P＜0.05），手術(shù)對照組血清COMP和MMP13水平亦高于健康對照組（P＜0.05），見表2。

觀察組術(shù)后5、7、10 d血清COMP和MMP13水平均較術(shù)前降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

表1 3組一般資料比較結(jié)果（例）

2.2觀察組不同髖關(guān)節(jié)功能患者血清COMP和MMP13水平

觀察組髓芯減壓術(shù)后1、3個月Harris評分分別為（87±7）、（94±3）分，術(shù)后3個月髖關(guān)節(jié)功能優(yōu)、良、中、差分別為12、17、6、3例，優(yōu)良率為76%（29/38）。與術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能優(yōu)良者比較，髖關(guān)節(jié)功能中差者各時相點血清COMP和MMP13水平均較高（P＜0.05），見表4。

表2 觀察組髓芯減壓術(shù)前與對照組血清COMP和MMP13水平比較（±s）

表2 觀察組髓芯減壓術(shù)前與對照組血清COMP和MMP13水平比較（±s）

注：COMP：軟骨寡聚基質(zhì)蛋白；MMP13：基質(zhì)金屬蛋白酶13；與觀察組比較，*P＜0.05；與健康對照組比較，#P＜0.05

例數(shù)38 30 30組別觀察組手術(shù)對照組健康對照組F值P值COMP/U/L 13.5±2.4*8.5±1.5#*5.2±1.1*17.154 0.000 MMP13/μg/L 45.5±2.2*34.4±1.9#*27.2±1.4*36.202 0.000

表3 觀察組手術(shù)前后血清COMP和MMP13水平變化（±s，n=38）

表3 觀察組手術(shù)前后血清COMP和MMP13水平變化（±s，n=38）

注：COMP：軟骨寡聚基質(zhì)蛋白；MMP13：基質(zhì)金屬蛋白酶13；與術(shù)前比較，*P＜0.05

時相點術(shù)前術(shù)后1 d術(shù)后3 d術(shù)后5 d術(shù)后7 d術(shù)后10 d F值P值COMP/U/L 13.5±2.4 13.6±2.2 12.9±1.8 12.3±1.8*10.6±1.4*8.7±1.2*11.742 0.000 MMP13/μg/L 45.5±2.2 46.3±2.3 44.8±2.0 43.5±2.0*36.2±1.6*28.1±1.4*41.085 0.000

2.3血清COMP和MMP13水平聯(lián)合預測INFH患者術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能的價值

ROC分析結(jié)果顯示，聯(lián)合檢測血清COMP和MMP13水平對INFH患者術(shù)后髖關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)功能恢復情況的預測價值較高，其中血清COMP和MMP13水平截斷值為13.14 U/L+44.85 μg/L時可取得最高的預測價值，見表5，圖1。

3　討論

創(chuàng)傷性INFH主要是由于髖關(guān)節(jié)遭受暴力損傷引發(fā)骨折和髖關(guān)節(jié)脫位后未及時準確復位而導致的［11-12］。因局部血運不良，患者可出現(xiàn)局部充血、缺血、壞死、關(guān)節(jié)炎癥等，導致軟骨剝脫、骨小梁斷裂且股骨頭塌陷，嚴重者將引起嚴重的髖關(guān)節(jié)疼痛和功能障礙［13］。MRI、關(guān)節(jié)鏡檢查等可直接觀察病變，準確地評價INFH病情，但并不能很好地預測患者髖關(guān)節(jié)功能的恢復情況。近年來興起的軟骨退化和修復相關(guān)生物標記物逐漸引起人們的關(guān)注，其檢測結(jié)果能定量、動態(tài)地反映關(guān)節(jié)內(nèi)的病理生理變化，有助于及時采取積極的干預措施，改善患者的髖關(guān)節(jié)功能和生命質(zhì)量，因此具有很好的應用前景［14］。

3.1 COMP和MMP13水平的變化

COMP是重要的軟骨標記物，與軟骨細胞狀態(tài)密不可分，可直接作用于軟骨細胞，影響軟骨基質(zhì)的形成；同時，COMP也是調(diào)節(jié)細胞、基質(zhì)連接及細胞功能的重要非膠原性糖蛋白。研究表明，其血清濃度變化可反映患者軟骨細胞的狀態(tài)［14-15］。王曉濱等［16］的結(jié)果顯示，骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)滑液中COMP水平明顯升高，且與病變嚴重程度呈正相關(guān)。劉堅等［17］探討COMP水平與脊柱關(guān)節(jié)病患者病情活動及骨破壞的相關(guān)性，結(jié)果顯示，脊柱關(guān)節(jié)病患者血清COMP水平明顯高于正常對照組，病情活動組血清COMP水平亦明顯高于非活動組，表明血清COMP高水平提示病情活動，可能預示明顯的骨質(zhì)破壞。國外亦有學者比較骨關(guān)節(jié)炎和股骨頭壞死患者滑膜液中關(guān)節(jié)生物標記物的濃度差異，結(jié)果表明，COMP可作為有價值的關(guān)節(jié)生物標志物，其與軟骨代謝關(guān)系密切［18］。本研究分析INFH治療前后COMP水平變化，結(jié)果顯示，觀察組INFH患者在髓芯減壓術(shù)前血清COMP水平高于手術(shù)對照組和健康對照組，手術(shù)對照組患者血清COMP水平亦高于健康對照組；觀察組髓芯減壓術(shù)后5、7、10 d，患者血清COMP水平明顯較術(shù)前降低，提示COMP水平可能預示INFH病情的恢復程度：髓芯減壓術(shù)前患者軟骨細胞狀態(tài)較差，骨破壞嚴重；術(shù)后病情緩解，COMP水平也隨之逐漸降低。

表4 觀察組術(shù)后不同髖關(guān)節(jié)功能患者各時相點血清COMP和MMP13水平比較（±s）

表4 觀察組術(shù)后不同髖關(guān)節(jié)功能患者各時相點血清COMP和MMP13水平比較（±s）

注：COMP：軟骨寡聚基質(zhì)蛋白；MMP13：基質(zhì)金屬蛋白酶13

時相點術(shù)前術(shù)后1 d術(shù)后3 d術(shù)后5 d術(shù)后7 d術(shù)后10 d術(shù)后3個月髖關(guān)節(jié)功能/例優(yōu)良（n=29）中差（n=9）t值P值優(yōu)良（n=29）中差（n=9）t值P值優(yōu)良（n=29）中差（n=9）t值P值優(yōu)良（n=29）中差（n=9）t值P值優(yōu)良（n=29）中差（n=9）t值P值優(yōu)良（n=29）中差（n=9）t值P值COMP/U/L 12.3±2.1 14.4±2.3 2.399 0.028 12.5±2.2 14.6±2.6 2.227 0.032 11.2±2.0 14.1±2.4 3.363 0.001 10.7±1.8 13.4±2.2 3.454 0.001 9.2±1.4 11.5±2.0 3.533 0.001 10.0±1.4 7.7±1.2 4.237 0.000 MMP13/μg/L 43.4±2.3 47.8±2.6 4.538 0.000 44.1±2.3 48.4±2.7 4.373 0.000 42.5±2.3 46.5±2.6 4.125 0.000 40.2±2.2 44.3±2.5 4.412 0.000 34.4±1.6 38.4±1.8 5.94 0.000 30.7±1.6 26.2±1.3 7.345 0.000

表5 血清COMP和MMP13水平聯(lián)合預測INFH患者髖關(guān)節(jié)功能的價值（%）

圖1 血清COMP和MMP13水平聯(lián)合預測INFH患者髖關(guān)節(jié)功能受試者操作特性曲線注：COMP：軟骨寡聚基質(zhì)蛋白；MMP13：基質(zhì)金屬蛋白酶13

MMP13屬于MMP超家族，可通過分解細胞外基質(zhì)而參與多個病理生理過程，在成骨細胞的表達過程中發(fā)揮重要作用［19-20］。此外，MMP13是MMP家族中惟一能夠裂解膠原分子中三維螺旋結(jié)構(gòu)的酶，對膠原具有特異性，在創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎軟骨破壞的病理過程中扮演重要角色。夏睿等［21］建立兔創(chuàng)傷性骨性關(guān)節(jié)炎模型后取膝關(guān)節(jié)軟骨細胞進行消化，結(jié)果顯示，MMP13 mRNA和蛋白表達水平均較正常對照組增加；另外，骨性關(guān)節(jié)炎患者滑膜細胞中也存在MMP13的mRNA表達［22］。本研究對INFH治療前后MMP13水平變化情況進行觀察，結(jié)果顯示，觀察組INFH患者在髓芯減壓術(shù)前血清MMP13水平高于手術(shù)對照組和健康對照組，手術(shù)對照組患者血清MMP13水平亦高于健康對照組；觀察組髓芯減壓術(shù)后5、7、10 d，患者血清MMP13水平均較術(shù)前明顯降低，提示MMP13水平可能與INFH病情的恢復程度密切相關(guān)：髓芯減壓術(shù)前，參與軟骨破壞過程的MMP 13血清水平較高；而術(shù)后隨著病情的緩解，MMP13水平也逐漸降低。

3.2 COMP和MMP13水平檢測對于INFH患者髖關(guān)節(jié)功能的預測價值

臨床上，大部分INFH患者的髖關(guān)節(jié)功能經(jīng)過合理治療后都能獲得較好恢復，但部分患者仍會出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)功能恢復不良。COMP和MMP13水平的增高與軟骨基質(zhì)的形成、軟骨細胞的狀態(tài)以及軟骨破壞過程有關(guān)，可明顯影響關(guān)節(jié)骨強度和腔隙性骨缺損的修復［16-17］，進而延緩骨折愈合，影響髖關(guān)節(jié)功能水平。本研究結(jié)果也證實，髖關(guān)節(jié)功能恢復中差患者血清COMP和MMP13水平均明顯高于功能恢復優(yōu)良患者，病情較為嚴重。

為進一步明確血清COMP和MMP13水平聯(lián)合預測INFH患者髖關(guān)節(jié)功能的價值，為此類患者髖關(guān)節(jié)功能恢復情況的早期評估和及時干預提供指導，本研究對其進行ROC分析，結(jié)果進一步顯示，聯(lián)合檢測INFH患者血清COMP和MMP13水平對患者治療后髖關(guān)節(jié)功能恢復情況的預測價值良好，其中以血清COMP和MMP13水平截斷值為13.14 U/L+44.85 μg/L時可取得最高的預測價值。我們建議，對于血清COMP和MMP13水平同時升高的INFH患者，應警惕其髖關(guān)節(jié)功能恢復不良的發(fā)生，及時進行干預以改善髖關(guān)節(jié)功能。

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（本文編輯：張輝）

Changes of serum COMP and MMP13 levels in patients with ischemic necrosis of femoral head and their clinical significances

YE Woqiu，F(xiàn)ENG Yixin.Department of Surgery 6th，Puning People's Hospital，Puning，Guangdong 515300，China

Objective To observe the changes of serum levels of cartilage oligomeric matrix protein（COMP）and matrix metalloproteinase 13（MMP13）in patients with ischemic necrosis of femoral head（INFH），and to explore their clinical significances.Methods A total of 38 patients with INFH after femoral neck fracture surgery in Puning People's Hospital from January 2012 to January 2015 were randomly selected as observation group.At the same time，30 patients without INFH after femoral neck fracture surgery were selected as operation control group and 30 healthy persons were collected as healthy control group.Patients in observation group were performed core decompression，and serum COMP and MMP13 levels at 1，3，5，7，10 d postoperatively were examined by ELISA method；Meanwhile，serum levels of COMP and MMP13 in other 2 groups were also detected.In observation group，relationships between serum COMP，MMP13 levels and postoperative Harris scores were analyzed，and ROC curve analysis was applied to evaluate the predicting value of combined examination of serum COMP and MMP13 levels for hip joint function recovery in INFH patients.Results Serum COMP and MMP13 levels in observation group before treatment were（13.5±2.4）U/L and（45.5±2.2）μg/L respectively，which were higher than（8.5±1.5）U/L，（34.4±1.9）μg/L in operation control group and（5.2±1.1）U/L，（27.2±1.4）μg/L in healthy control group；The above parameters in operation control group were all higher than those in healthy control group（P＜0.05）.Compared with preoperative results，serum COMP and MMP13 level at 5，7 and 10 days postoperatively were lower（P＜0.05）in observation group；Harris score at 1，3 months postoperatively was 87±7 and 94±3 respectively，and hip joint function were excellent in 12 patients，good in 17，fair in 6 and poor in 3 at 3 months after the surgery，with the excellent and good rate of 76%（29/38）.Serum COMP and MMP13 levels in patients with excellent and good hip joint function recovery were lower than those in patients with fair or poor function recovery（P＜0.05）.ROC analysis results showed that when serum COMP and MMP13 level cutoff value was 13.14 U/L+44.85 μg/L，the sensitivity，specificity，positive predictive value and negative predictive value was 97%，89%，97%and 89%respectively，which had highest prognostic value. Conclusions Serum COMP and MMP13 levels in INFH patients are relative high which were closely related to their hip functions，and the combined examination has good value in predicting the early recovery of hip joint functions.

Femur head necrosis；Femoral fractures；Cartilage oligomeric matrix protein；Matrix metalloproteinase 13；Joint function；Rehabilitation

R681.8，R363

A

1674-666X（2015）06-349-07

10.3969/j.issn.1674-666X.2015.06.005

515300廣東，普寧市人民醫(yī)院外六科

E-mail：yewoqiu@163.com

（2015-09-10；

2015-10-28）