背景骨关节炎（osteoarthritis, OA）与肥胖是全球范围内很普遍的两个慢性病况，随着人口的老龄化和肥胖化，OA的发病率呈逐年上升趋势，膝关节作为承重关节常见受累。膝OA以关节软骨逐渐损失为特点，并可累及骨质、滑膜及关节囊等结构，是引起老年人残疾的主要原因，膝OA的主要临床症状包括疼痛、僵硬及功能障碍等，严重影响中老年人生活质量和健康。虽然承重增加可能是肥胖导致膝OA骨与关节结构改变的一种潜在机制，但肥胖所致的代谢性炎症可能发挥重要作用。近年来研究表明，脂肪组织不仅具有能量存储功能，还能分泌多种脂肪细胞因子，如瘦素（leptin, LPT）、脂联素(adiponectin, ADP)、抵抗素（resistin,RST）等，其在生理和病理条件下对软骨细胞起着调节作用，且可能与多种炎症细胞因子如白介素6（interleukin-6, IL-6）、白介素17（interleukin-17, IL-17）、白介素23（interleukin-23, IL-23）相互诱导调节，参与膝OA的发生发展，但膝OA患者关节结构的改变与肥胖及脂肪细胞因子的作用及临床意义国内尚未见系统性报道。目的本试验拟通过评定OA患者X线显示骨赘（osteophytes, OP）、关节间隙狭窄（joint space narrowing，JSN）和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)显示软骨缺损（cartilage defects, CD）及骨髓病变（bone marrow lesions，BML）等关节结构改变及骨密度(bone mineral density,BMD)改变；同时测定患者血清LPT、ADP、RST、 IL-6、IL-17、IL-23等脂肪细胞因子、炎症细胞因子水平，分析其相关性，及其与临床症状、实验室指标等的关系，以提高对OA的认识，探索可能发病机制和潜在的治疗靶点。方法收集2012年1月至2013年3月在安徽医科大学第一附属医院风湿科门诊就诊的膝OA患者102例。详细记录每位患者的一般临床指标，如年龄、性别、病程、身高、体重、体质指数(Body Mass Index,BMI)、腰围、臀围、腰臀围比(waist-hipratio，WHR)等，并对患者膝关节疼痛、僵硬、关节功能进行加拿大西安大略和麦克玛斯特大学OA指数(The Western Ontario and McMaster University OsteoarthritisIndex, WOMAC）评分。记录每位患者的相关实验室指标，如甘油三酯(Triglycerides,TG)、高密度脂蛋白(High-density lipoprotein,HDL)、极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）、血糖（glucose，GLU）、血沉（erythrocyte sedimentation rate,ESR）、C-反应蛋白（C reactive protein,CRP）等；应用双能X线骨密度扫描仪测定患者腰椎2-4(L2-4)、股骨区(股骨颈、Ward三角、大粗隆)及全身的BMD及全身脂肪含量；用X线评估患者受累膝关节OP分级、JSN分级，MRI评估患者膝关节CD分级、BML分级，用酶联免疫吸附法（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）检测87例膝OA患者血清LPT、ADP、RST及IL-6、IL-17、IL-23水平；探讨OA患者骨与关节结构的改变与血清LPT、ADP、RST及IL-6、IL-17、IL-23水平的相关性，及与临床实验室指标的关系。结果1.OA患者关节结构改变的发生率及严重程度比较：102例患者中，X线显示OP者98例，发生率为96.1%； JSN者98例，发生率96.1%；MRI显示CD者102例，发生率为100%； BML63例，发生率为61.8%；4种关节结结构改变发生率的差异比较，CD的发生率最高，而BML的发生率最低，差异有统计学意义（2=83.603，P<0.001）。102例患者中，轻中度和重度OP者64例和38例，发生率为62.7%和37.3%，轻中度和重度JSN者63例和39例，发生率为61.8%和38.2%。轻中度和重度CD者68例和44例，发生率为56.9%和43.1%；轻中度和重度BML者53例和49例，发生率为52.0%和48.0%，关节结构改变的严重程度差异无统计学意义（2=3.106，P=0.058）。2.关节构改变的严重程度与受累部位的关系：102例患者中，X线显示：股骨内外侧发生重度OP者20例和16例，发生率为19.6%和15.7%，胫骨内外侧发生重度OP者13例和23例，发生率为12.7%和22.5%，差异无统计学意义（P>0.05）；股胫骨内、外侧发生重度JSN者24例和27例，发生率为23.5%和26.5%，差异无统计学意义（P>0.05）。MRI显示：股骨内外侧发生重度CD者35例和8例，发生率为34.3%和7.8%，胫骨内外侧发生重度CD者51例和16例，发生率为50%和15.7%，四个部位间，重度CD的发生率以内侧胫骨处最高，差异有统计学意义（2=55.811,P<0.001）。股骨内外侧发生重度BML者均为32例，发生率均为31.4%，胫骨内外侧发生重度BML者31例和26例，发生率为30.4%和25.5%，差异无统计学意义（P>0.05）。3.关节结构改变（OP、JSN、CD、BML）的相关性： X线显示的OP分级与MRI显示的CD分级（rs=0.287，P=0.003）和BML分级（rs=0.636，P<0.001）呈正相关，X线显示JSN分级与MRI显示的CD分级呈正相关（rs=0.198，P=0.046），MRI显示的CD分级与BML分级呈正相关（rs=0.471，P<0.001）。4.关节结构改变与患者临床及实验室指标的相关性: X线显示OP与患者年龄呈正相关（rs=0.460，P<0.001）、与病程呈正相关（rs=0.448，P<0.001）、与LDL呈正相关（rs=0.275，P=0.008）、与全身脂肪重量呈正相关（rs=0.288，P=0.004）、与躯干脂肪重量呈正相关（rs=0.323，P<0.001）、与BMI呈正相关（rs=0.235，P=0.017）、与疼痛呈正相关（rs=0.380，P<0.001），与关节功能障碍呈正相关（rs=0.270，P=0.006）；JSN与LDL呈正相关（rs=0.214，P=0.043）；MRI显示CD与病程呈正相关（rs=0.219，P=0.027）、与疼痛呈正相关（rs=0.216，P=0.029）、与Lequesne指数呈正相关（rs=0.241，P=0.015），BML与年龄呈正相关（rs=0.415，P<0.001）、与病程成正相关（rs=0.282，P=0.004）、与腰臀比呈正相关（rs=0.236，P=0.019）、与全身脂肪重量呈正相关（rs=0.385，P<0.001）、与躯干脂肪重量呈正相关（rs=0.449，P<0.001）、与BMI呈正相关（rs=0.438，P<0.001）、与疼痛呈正相关（rs=0.298，P=0.002）。5.不同BMI分级间关节结构改变的差异比较:102例膝OA患者中，BMI正常者32例，超重者45例，肥胖者25例,重度OP在BMI不同分组间的发生率分别为25.0%、35.6%、56.0%，各组间发生重度OP的差异无统计学意义（P>0.05），重度JSN在BMI不同分级间的发生率分别为37.5%、40.0%、36.0%，各组间发生重度JSN的差异无统计学意义（P>0.05），重度CD在BMI不同分组间的发生率分别为37.5%、43.2%、52%，各组间发生重度CD的差异无统计学意义（P>0.05），重度BML在BMI不同分组间的发生率分别为21.9%、53.3%、72.0%，肥胖组重度BML的发生率最高，差异有统计学意义（2=15.031，P<0.001）。6.脂肪细胞因子及炎症细胞因子与关节结构改变的关系：不同严重程度的JSN组间，血清ADP、RST、IL-6、IL-17、IL-23水平间的差异无统计学意义（P均>0.05），血清LPT的水平有差异，且血清LPT水平在重度JSN组较轻中度JSN组高，差异有统计学意义（Z=2.164,P=0.030）；不同严重程度的OP组间，血清LPT、ADP、RST、IL-6、IL-17、IL-23水平间的差异均无统计学意义（P均>0.05）；不同严重程度的CD间，血清LPT、RST、IL-17、IL-23水平间的差异无统计学意义（P均>0.05），血清ADP、IL-6的水平有差异，且血清ADP水平在重度CD组较轻中度CD组高，差异有统计学意义（Z=2.112，P=0.035），血清IL-6水平在重度CD组较轻中度CD组高，差异有统计学意义（Z=2.086，P=0.037）；不同严重程度的BML组间，血清LPT、ADP、RST、IL-6、IL-17、IL-23水平间的差异无统计学意义（P均>0.05）。 Spearman相关分析发现LPT与JSN分级呈正相关(rs=0.246,P=0.036)，ADP与CD的严重程度呈正相关（rs=0.267,P=0.022），进一步多元回归分析显示：ADP是MRI显示CD的危险因素（OR=1.019，95%CI为1.002-1.036，P=0.026），调整性别、年龄、病程、BMI后，其相关性仍然存在；而其他脂肪细胞因子及炎症细胞因子与JSN、OP及BML无明显相关（P均>0.05）。7.脂肪细胞因子及炎症细胞因子水平在不同BMD分组间的比较：87例膝0A患者中，骨量正常者40例，骨量减少者36例，骨质疏松者11例（骨质疏松发生率为12.6%）。不同BMD分组间的血清LPT、ADP水平的差异有统计学意义，其中血清LPT水平在骨质疏松组较骨量正常组高(Z=3.565，P=0.047)，血清ADP水平在骨质疏松组较骨量正常组高(Z=6.798，P=0.034)，血清RST、IL-17、IL-23水平在骨量正常组、骨量减少组及骨质疏松组之间的差异无统计学意义（P均＞0.05）。8.脂肪细胞因子及炎症细胞因子与BMD之间的相关性：血清LPT水平分别股骨颈（rs=-0.216，P=0.045）、全身BMD（rs=-0.271，P=0.012）呈负相关；血清ADP水平分别与L2（rs=-0.237，P=0.027）、L3（rs=-0.244，P=0.023）、L4（rs=-0.263，P=0.014）、L2-L4（rs=-0.268，P=0.012）股骨颈（rs=--0.256，P=0.016）、wards三角（rs=-0.219，P=0.042）、股骨全部（rs=-0.222，P=0.039）、全身BMD（rs=-0.211，P=0.050）呈负相关， IL-6与全身BMD（rs=0.233，P=0.046）呈正相关，而RST、IL-17、IL-23与各部位BMD相关性无统计学意义（P均>0.05）。9.脂肪细胞因子及炎症细胞因子与临床实验室指标间的相关性: LPT与女性相关（rs=0.218，P=0.043），与净腰围呈正相关（rs=0.572，P<0.001）,与净臀围呈正相关（rs=0.626，P<0.001）,与腰臀比呈正相关（rs=0.285，P=0.007），与LDL呈正相关(rs=0.248,P=0.040)；IL-6与男性相关（rs=-0.420，P<0.001）；IL-23与关节功能呈正相关（rs=0.233，P=0.030），与TG呈正相关(rs=0.292,P=0.014)，与VLDL呈正相关(rs=0.292，P=0.014)，与LD L呈正相关（rs=0.242,P=0.045）。其他脂肪细胞因子及炎症细胞因子与相关临床实验室指标无明显相关性。结论1.膝OA患者关节结构的改变中OP和JSN发生率均为96.1%，CD发生率100%，BML的发生率为61.8%，关节结构的改变以CD最为常见，而重度CD在内侧胫骨处最为多见，发生率为50%。2.膝OA患者X线显示OP与患者年龄、病程、全身脂肪重量、躯干脂肪重量、BMI、LDL、疼痛、关节功能障碍及MRI显示CD分级和BML分级呈正相关；X线显示JSN分级与LDL及MRI显示CD分级呈正相关；MRI显示CD与病程、疼痛、Lequesne指数、MRI显示BML分级呈正相关；BML与年龄、病程、腰臀比、全身脂肪重量、躯干脂肪重量、BMI、疼痛呈正相关。3.肥胖在OA的结构改变中起到了重要的作用，BMI与OP、BML呈正相关，不同BMI组之间BML的严重程度有差异，肥胖组重度BML的发生率最高。4.脂肪细胞因子与关节结构的改变密切相关，血清LPT水平在重度JSN组明显高于轻中度JSN组，LPT与JSN分级呈正相关；血清ADP水平及IL-6水平在重度CD组均较轻中度CD组明显升高，ADP与CD的严重程度呈正相关，ADP是CD的独立危险因素。5.脂肪细胞因子与BMD关系密切，血清LPT水平在骨质疏松组较骨量正常组高，血清ADP水平在骨质疏松组较骨量正常组高；血清LPT水平分别股骨颈BMD、全身BMD呈负相关，血清ADP水平分别与L2、L3、L4、L2-L4、股骨颈、股骨全部以及全身BMD呈负相关， IL-6与全身BMD呈正相关。6.脂肪细胞因子中LPT与净腰围、净臀围、腰臀比及血脂呈正相关，IL-23与关节功能及血脂呈正相关，但ADP、RST、IL-6、IL-17与患者血脂及疼痛、僵硬感、关节功能等临床表现均无明显相关。