健康男性受试者步行和骑自行车急性反应中不同血清软骨生物标志物的评估

生物标志物可用于监测软骨代谢并作为预后或诊断标志物来检测关节结构的变化 (8)。 大多数这些生物标志物是软骨细胞外基质 (ECM) 的重要组成部分。 软骨生物标志物的测量基于以下原理：渗透和机械负荷触发蛋白水解产生的 ECM 碎片流入滑液，然后流出关节囊。 因此，可以通过滑液、血液和尿液中的免疫测定来测量生物标志物浓度。 同样，生物标志物浓度已用于研究运动对关节软骨健康和新陈代谢的急性或长期影响。

研究最多的血清软骨生物标志物是软骨寡聚基质蛋白（COMP）。 COMP，也称为血小板反应蛋白-5，是一种由五个相同亚基组成的五聚体糖蛋白。 每个单体的 C 末端与许多 KDHM 蛋白相互作用，例如胶原蛋白 II、胶原蛋白 IX、母体蛋白和蛋白聚糖 (9)。 此外，COMP 影响胶原蛋白分泌和原纤维形成，从而影响原纤维形成、组织和直径的速率 (10)。 由于与其他 KDHM 蛋白的相互作用，COMP 在软骨基质的组装和结构中发挥着重要作用，决定了其机械性能。

基于这些特性，COMP 在急性载荷方面得到了广泛研究，并已被证明具有机械敏感性 (11)。 研究发现，经过 30 分钟的适度跑步干预后，血清 COMP 水平在 -16% 至 +39% 之间变化 (12)。 然而，没有检测到血清浓度因其他急性运动而增加，例如膝关节屈曲或反复腰椎屈曲/伸展 (13)。 这表明急性血清 COMP 反应取决于关节负荷特征。

其他感兴趣的生物标志物是参与软骨 KDHM 成分降解的蛋白水解酶。 基质金属蛋白酶 (MMP) 是底物特异性和一级结构各不相同的酶家族。

一些 MMP 家族成员在 KDHM 重塑和病理降解中发挥作用。 例如，MMP-3（基质溶解素）可降解 KDHM 的大部分成分，并激活其他 MMP，例如 MMP-9（明胶酶 B），而 MMP-9 本身在 OA 的发展中发挥着重要作用 (14)。

YKL-40 是另一种参与软骨发病机制的 KDHM 蛋白。 尽管 YKL-40 的功能尚未详细定义，但它已被证明作为糖基酶参与一般组织重塑和炎症过程 (15)。 YKL-40 水平在关节炎症期间增加，抵抗素水平也会因炎症刺激而升高。 抵抗素是一种脂肪因子，最初与啮齿动物的肥胖和胰岛素抵抗有关。

先前已研究过 MMP、YKL-40 和抵抗素浓度对运动的反应。 与基线值相比，马拉松跑步已被证明会在马拉松结束后立即增加血清 MMP-3 (+142%)、YKL-40 (+56%) 和抵抗素 (+107%) 浓度 (16)。

II型胶原蛋白是关节软骨的主要成分。 II 型胶原蛋白的降解是通过胶原酶和 MMP-9 的活性发生的。 Coll2-1是位于II型胶原分子三螺旋上的特定肽表位，是软骨退变的标志物。

Coll2-1 的硝化形式称为 Coll2-1 NO2，反映了与氧化相关的软骨基质降解。 马拉松比赛后，Coll2-1 (-13%) 和 Coll2-1 NO2 (-19%) 的血清浓度会降低 (17)。

长冈等人。 (18) 评估了承受剧烈关节负荷的运动员的软骨胶原代谢。 他们测量了尿液中 II 型胶原蛋白的合成和降解生物标志物。 结果表明，包括剧烈关节负荷在内的耐力运动会导致 II 型胶原蛋白降解增加，特别是在排球、篮球和手球等频繁跳跃运动的运动员中。

我们研究的目的是检查两种常用运动干预措施（步行和骑自行车）对反映软骨细胞外基质代谢的血清生物标志物 COMP、YKL-40 和 MMP3 相关性的急性影响。