目的探讨膝骨关节炎（KOA）患者血清miR-758-3p和F盒蛋白3（FBXO3）的表达水平及其临床意义。方法选取2023年2月至2024年3月文登整骨烟台医院收治的64例KOA患者纳入KOA组，另选取同期在文登整骨烟台医院体检的健康志愿者47例作为对照组，采用实时荧光定量聚合酶链反应检测血清miR-758-3p表达水平，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测FBXO3表达水平。采用多因素Logistic回归分析KOA发生的影响因素；采用Pearson相关分析KOA患者血清miR-758-3p表达水平与FBXO3表达水平的关系。采用受试者工作特征（ROC）曲线分析血清miR-758-3p、FBXO3诊断KOA的价值。结果与对照组比较，KOA组血清miR-758-3p表达水平显著下降，FBXO3表达水平显著升高，差异均有统计学意义（P＜0.05）。miR-758-3p表达水平为Ⅰ期＞Ⅱ期＞Ⅲ期＞Ⅳ期，FBXO3表达水平为Ⅰ期＜Ⅱ期＜Ⅲ期＜Ⅳ期，且两两比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。Pearson相关分析显示，KOA患者血清miR-758-3p表达水平与FBXO3表达水平呈负相关（r=-0.460，P=0.017）。多因素Logistic回归分析结果表明，血清miR-758-3p、FBXO3、运动情况及基础疾病史均为影响KOA发生的因素（P＜0.05）。ROC曲线分析结果显示，血清miR-758-3p、FBXO3单项及联合诊断KOA的曲线下面积（AUC）分别为0.681、0.688、0.804。二者联合诊断的AUC明显优于血清miR-758-3p、FBXO3各自单独诊断的AUC（ZmiR-758-3p-二者联合=3.054、P=0.002，ZFBXO3-二者联合=2.262，P=0.024）。结论KOA患者血清miR-758-3p表达水平显著低于健康人群，FBXO3表达水平显著高于健康人群，联合检测血清miR-758-3p和FBXO3表达水平对诊断KOA具有一定的参考意义。