血清HMGB1 Cav-1水平與股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的關(guān)系

趙興東, 林 牧, 張艷金, 鄔夏榮, 盧懿明

(1.貴州航天醫(yī)院骨科, 貴州 遵義 563000 2.貴州航天醫(yī)院中心實驗室, 貴州 遵義 563000)

股骨骨折是骨科骨折常見類型,年輕人多因車輛碰撞、劇烈運(yùn)動等高能量暴力損傷所導(dǎo)致,老年人多因碰撞、跌倒等低能量損傷所導(dǎo)致,近年來隨著交通工具數(shù)量的增加和人均壽命的延長,股骨骨折發(fā)生率有升高趨勢[1]。股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)是治療股骨骨折的主要方式,能有效避免松動和斷裂情況,具有可靠、簡便、快捷等優(yōu)勢[2]。但部分患者術(shù)后易發(fā)生延遲愈合,嚴(yán)重影響患者術(shù)后生存質(zhì)量[3]。研究表明,成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞增殖、分化在骨折愈合中發(fā)揮重要作用[4]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)是一種染色體結(jié)合蛋白,在細(xì)胞存活、基因轉(zhuǎn)錄、DNA構(gòu)建和復(fù)制等方面發(fā)揮重要作用[5]。實驗表明,上調(diào)HMGB1能促進(jìn)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞增殖、分化[6]。陷窩蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)是一種支架蛋白,在細(xì)胞內(nèi)吞、腫瘤生成、細(xì)胞增殖、細(xì)胞信號傳導(dǎo)等過程中發(fā)揮重要作用[7]。實驗表明,敲除Cav-1能抑制成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞增殖、分化[8]。本研究旨在分析血清HMGB1、Cav-1水平與股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的關(guān)系,以期為股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料:選取2018年1月至2022年7月我院收治的70例股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合患者為延遲愈合組,1∶1配比選取70例股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后正常愈合組患者為正常愈合組。納入標(biāo)準(zhǔn):①經(jīng)X線片/CT檢查確認(rèn)為股骨骨折;②接受髓內(nèi)釘固定術(shù)治療;③骨折延遲愈合符合《國際骨質(zhì)疏松癥基金會共識報告:骨折愈合》[9]診斷標(biāo)準(zhǔn):術(shù)后4個月X線片顯示無或極少骨痂生成,斷端骨質(zhì)可見硬化、間隙。排除標(biāo)準(zhǔn):①年齡<18歲;②臨床資料或隨訪資料不完整;③既往股骨手術(shù)史或外傷史;④合并骨關(guān)節(jié)炎、骨結(jié)核等其他骨疾病;⑤合并造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心肝腎等重要臟器功能損害和惡性腫瘤。本研究患者及家屬均知情并簽署同意書,并經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2方 法

1.2.1資料收集:收集患者性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)、吸煙、基礎(chǔ)疾病、骨折原因、骨折部位、復(fù)位方式、手術(shù)時間和術(shù)中出血量。

1.2.2血清HMGB1、Cav-1水平檢測:收集患者術(shù)前1d空腹靜脈血3mL,離心后取上層血清采用ELISA(天津本生健康科技有限公司,編號:A-1946、A-1086)檢測HMGB1、Cav-1水平。

2 結(jié) 果

2.1股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的單因素分析:延遲愈合組年齡大于正常愈合組,HMGB1、Cav-1水平低于正常愈合組(P<0.05)。見表1。

表1 股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的單因素分析

2.2股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的多因素Logistic回歸分析:以年齡、HMGB1、Cav-1,骨折延遲愈合(是為“1”;否為“0”)為因變量,多因素Logistic回歸分析顯示,年齡增加為股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的獨立危險因素,HMGB1、Cav-1升高為獨立保護(hù)因素(P<0.05)。見表2。

表2 股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的多因素Logistic回歸分析

2.3血清HMGB1、Cav-1水平對股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的預(yù)測價值:ROC曲線分析顯示,血清HMGB1、Cav-1水平聯(lián)合預(yù)測股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的曲線下面積(area under the curve,AUC)大于HMGB1、Cav-1單獨預(yù)測(Z=2.352、2.621,P=0.019、0.009)。見表3、圖1。

圖1 血清HMGB1、Cav-1水平預(yù)測股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的ROC曲線

表3 血清HMGB1 Cav-1水平對股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的預(yù)測價值

3 討 論

股骨是全身最長且強(qiáng)壯的長骨,股骨骨折通常表現(xiàn)為高能量損傷或骨質(zhì)疏松性骨折,股骨作為支撐身體上半部分的重要骨骼,股骨骨折可導(dǎo)致患者活動受限,影響生活能力,并增加壓瘡、肺炎等并發(fā)癥風(fēng)險。穩(wěn)定的內(nèi)固定和良好的解剖復(fù)位能促進(jìn)股骨骨折愈合,并降低股骨頭壞死風(fēng)險,髓內(nèi)釘固定術(shù)雖然對股骨骨折的療效令人滿意,但仍有部分患者可能因骨折后骨痂形成過程減緩,導(dǎo)致骨折延遲愈合甚至不愈合,增加各種并發(fā)癥和致殘、致死風(fēng)險。因此早期預(yù)測股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合具有重要意義。

骨折愈合實質(zhì)是骨折斷端發(fā)生的骨重建塑形過程,骨骼是高度動態(tài)變化的器官,由成骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨形成和成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞共同主導(dǎo)的骨吸收能通過調(diào)控成骨與骨清除作用,促進(jìn)新骨組織增殖形成和骨痂破壞清除,完成骨組織的再生修復(fù)[4]。HMGB1是一種核蛋白,幾乎存在所有的真核細(xì)胞核中,胞外HMGB1能結(jié)合多條信號通路參與多種病理生理過程[5]。既往研究主要報道HMGB1與炎癥反應(yīng)的關(guān)系,近年研究發(fā)現(xiàn)HMGB1還能通過上調(diào)核因子-κB配體受體激活劑(receptor activator for nuclear factor-κB ligand,RANKL)和Toll樣受體4加速骨吸收,而敲除HMGB1會減少成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞侵入軟骨,抑制軟骨內(nèi)成骨,抑制骨生長[10]。Ranzato等[11]研究還報道,HMGB1可以通過細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal- regulated kinase,ERK)1/2激活誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和遷移,進(jìn)而促進(jìn)劃痕傷口愈合,推測HMGB1可能是傷口愈合的潛在治療靶點。基于上述研究報道,筆者推測HMGB1可能與骨折愈合有關(guān)。本研究結(jié)果顯示,延遲愈合組血清HMGB1水平降低,血清HMGB1水平升高是股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的獨立保護(hù)因素,說明血清HMGB1水平降低與骨折術(shù)后延遲愈合密切相關(guān),其機(jī)制可能與HMGB1能調(diào)控RANKL/骨保護(hù)素(osteoprotegerin,OPG)信號通路有關(guān)。RANKL/OPG信號通路是調(diào)控成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞增殖、分化的重要信號通路,HMGB1能激活ERK和RANKL/OPG信號通路促進(jìn)骨折愈合[10]。

脂筏是細(xì)胞膜上富含膽固醇和鞘磷脂的結(jié)構(gòu)域,作為調(diào)節(jié)各種細(xì)胞功能的信號分子膜平臺,其完整性對骨吸收至關(guān)重要。Cav-1是細(xì)胞膜內(nèi)陷結(jié)構(gòu)上的主要分泌蛋白,以寡聚體復(fù)合物的形式聚集于脂筏的結(jié)構(gòu)域內(nèi),參與調(diào)節(jié)間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞等細(xì)胞增殖和分化,在干細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)中發(fā)揮重要作用[12]。Lee等[8]研究發(fā)現(xiàn),Cav-1能被RANKL(破骨細(xì)胞分化因子)誘導(dǎo)顯著上調(diào),敲低Cav-1可導(dǎo)致RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞形成和骨吸收減少。Zou等[13]研究報道,上調(diào)Cav-1能促進(jìn)RANKL誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化和骨吸收。這些研究提示Cav-1與骨骼疾病發(fā)展有關(guān)。同時有實驗發(fā)現(xiàn),將Cav-1作為緩釋材料能通過促進(jìn)過渡區(qū)形成,促進(jìn)兔骨-肌腱連接處的愈合[14]。本研究結(jié)果顯示,延遲愈合組血清Cav-1水平降低,血清Cav-1水平升高是股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的獨立保護(hù)因素,說明血清Cav-1水平降低與骨折術(shù)后延遲愈合密切相關(guān),考慮其機(jī)制與Cav-1能調(diào)控RANKL信號通路有關(guān)。研究表明,Cav-1是RANKL的誘導(dǎo)基因,能通過激活RANKL信號通路促進(jìn)破骨細(xì)胞分化和骨吸收,進(jìn)而促進(jìn)骨形成[8,13]。實驗也顯示,低強(qiáng)度脈沖超聲促進(jìn)骨折愈合的作用與上調(diào)Cav-1表達(dá)有關(guān)[15]。

本研究結(jié)果還顯示,年齡增加也會影響骨折術(shù)后愈合,分析原因是年齡越大的患者新陳代謝越慢,骨折部位營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充和廢物代謝緩慢,導(dǎo)致骨折愈合延遲。最后筆者通過繪制ROC曲線發(fā)現(xiàn),血清HMGB1、Cav-1水平預(yù)測股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的AUC分別為0.798、0.796,2項聯(lián)合預(yù)測股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合的AUC顯著增加至0.872,說明血清HMGB1、Cav-1水平可能成為術(shù)后延遲愈合的輔助預(yù)測指標(biāo),且2者聯(lián)合能提升預(yù)測價值。

綜上所述,股骨骨折髓內(nèi)釘固定術(shù)后延遲愈合患者血清HMGB1、Cav-1水平降低,是術(shù)后延遲愈合的獨立影響因素,可能成為術(shù)后延遲愈合的輔助預(yù)測指標(biāo)。但本研究結(jié)果仍需進(jìn)一步研究證實。