目的探讨膝关节骨性关节炎（KOA）患者血清磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3（GPC3）和趋化因子配体3（CCL3）水平及其与病情严重程度的相关性。方法选取2022年7月至2023年7月河北省秦皇岛市第二医院收治的118例KOA患者作为研究组，根据Kellgren-Lawrence（K-L）分级系统将研究组又分为Ⅱ级组、Ⅲ级组和Ⅳ级组。另选取同期河北省秦皇岛市第二医院100例健康体检者作为对照组。采用酶联免疫吸附试验检测研究组和对照组血清GPC3、CCL3水平；采用Spearman相关分析KOA患者血清GPC3、CCL3水平与K-L分级的相关性；采用多因素Logistic回归分析KOA患者病情严重程度的影响因素。采用受试者工作特征（ROC）曲线分析血清GPC3、CCL3对KOA病情严重程度的诊断价值。结果研究组血清GPC3水平低于对照组，CCL3水平高于对照组，差异均有统计学意义（t=-8.067、5.260，P＜0.05）。Ⅱ级组、Ⅲ级组和Ⅳ级组血清GPC3、CCL3水平比较，差异均有统计学意义（F=56.530、37.977，P＜0.05）。Spearman相关分析结果显示，KOA患者血清GPC3水平与K-L分级呈负相关（r=-0.651，P＜0.05）；KOA患者CCL3水平与K-L分级呈正相关（r=0.519，P＜0.05）。Ⅱ级组、Ⅲ级组和Ⅳ级组病程比较，差异有统计学意义（F=86.951，P＜0.05）。多因素Logistic回归分析结果显示，血清CCL3水平升高、病程长是KOA患者病情严重的独立危险因素（P＜0.05），GPC3水平升高是KOA患者病情严重的独立保护因素（P＜0.05）。ROC曲线分析结果显示，血清GPC3、CCL3及二者联合检测诊断KOA病情严重程度的曲线下面积（AUC）分别为0.863、0.891、0.961，二者联合检测诊断KOA病情严重程度的AUC大于GPC3、CCL3单独检测的AUC，差异均有统计学意义（Z=2.130、2.251，P=0.033、0.002）。结论KOA患者血清GPC3水平降低，CCL3水平升高，二者水平与病情严重程度均密切相关，且二者联合检测对KOA的病情严重程度具有较高的诊断价值。