血清SDF-1α、CXCR4水平與老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的關(guān)系

武美榮，馬志強，楊倩，邢金芳

天津市泰達醫(yī)院骨科，天津 300457

腰椎壓縮性骨折可表現(xiàn)為非特異性的腰部疼痛活動受限［1］，椎體的部分壓縮預(yù)示該椎體進行性壓裂的風(fēng)險增加，椎骨的壓縮性壓裂與隨后其他椎骨的壓縮性壓裂相關(guān)，椎體受壓增加了髖部骨折的風(fēng)險，因此腰椎壓縮性骨折早期診斷非常重要［2］。老年人常見骨質(zhì)疏松癥，而椎體壓縮性骨折是骨質(zhì)疏松癥最普遍的并發(fā)癥［3］。經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（PKP）被普遍稱為腰椎壓縮性骨折的適當(dāng)椎體增強手術(shù)，手術(shù)時間短，無全身麻醉，可快速緩解疼痛［4］。然而，椎體高度的損失、骨水泥滲漏仍是其尚未解決的問題［5］，且術(shù)后會再發(fā)骨折。因此，尋找預(yù)測PKP 后再發(fā)骨折的生物標(biāo)志物，對改善預(yù)后具有重要臨床意義。基質(zhì)細胞衍生因子1α（SDF-1α）是一種小的促炎細胞因子，可在組織缺血性損傷患者血清中呈高水平［6-7］。趨化因子受體4（CXCR4）在免疫反應(yīng)、造血、發(fā)育中起重要作用［8］。在骨髓間充質(zhì)干細胞發(fā)生炎癥和損傷時，SDF-1α 是CXCR4 蛋白最有效的化學(xué)吸引力信號，是主要的干細胞歸巢因子［9］。CXCR4受體在內(nèi)皮細胞及祖細胞內(nèi)高表達，使以上細胞對SDF-1α的趨化梯度敏感［10］。目前對于老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α、CXCR4水平與PKP后再發(fā)骨折關(guān)系的研究較少。因此，本研究對此做了探討，旨在為腰椎壓縮性骨折患者預(yù)后改善提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2017 年5 月—2020 年4 月本院骨科收治的144 例老年腰椎壓縮性骨折患者（骨折組），均行PKP 治療。其中男81 例、女63 例，年齡60~79（69.50 ± 6.74）歲；體質(zhì)量指數(shù)（BMI）18.21~26.97（22.84 ± 3.70）kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合腰椎壓縮性骨折診斷標(biāo)準(zhǔn)［11］，腰背部明顯疼痛及叩擊痛，臨床表現(xiàn)與X 線、CT、MRI 檢測結(jié)果一致；均為首次確診；年齡≥60 歲；均為單個椎體近1 周內(nèi)發(fā)生的壓縮性骨折。排除標(biāo)準(zhǔn)：繼發(fā)性椎體骨折；患有惡性腫瘤；既往有PKP 治療史；凝血或心肺功能異常。同期選取本院體檢健康者145例為對照組，男78例、女67 例，年齡60~77（69.12 ± 6.38）歲；BMI 18.32~26.58（22.75 ± 3.53）kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)：健康體檢合格。排除標(biāo)準(zhǔn)：患有骨折相關(guān)疾病及影響本研究結(jié)果者。兩組性別、年齡、BMI比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均>0.05）。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)（2017TDLS-12號）；兩組均簽署知情同意書。

1.2 血清SDF-1α、CXCR4 檢測 骨折組行PKP前、對照組體檢當(dāng)天，采集清晨空腹靜脈血5 mL，3 850 r/min 離心16 min（離心半徑10 cm），取血清，用ELISA 法檢測血清SDF-1α、CXCR4。SDF-1α ELISA 試劑盒購自溫州科淼生物科技有限公司，批號：KMEHu011859；CXCR4 ELISA 試劑盒購自上海富雨生物科技有限公司，批號：FY-04366H2。

1.3 資料收集 收集老年腰椎壓縮性骨折患者臨床和手術(shù)資料，包括飲酒史、吸煙史、基礎(chǔ)?。ǜ哐獕菏?、糖尿病史、高脂血癥史）、術(shù)前腰椎L2~4骨密度（BMD，T值）、術(shù)前視覺模擬評分（VAS）、椎體壓縮骨折分級、手術(shù)入路、骨水泥注入量、骨水泥滲漏情況。

1.4 術(shù)后再發(fā)骨折統(tǒng)計及分組 PKP 后第1 天即開始隨訪，隨訪3年。通過微信、電話或門診就診方式進行隨訪。根據(jù)PKP 后是否再發(fā)骨折分為再發(fā)骨折組23例、未再發(fā)骨折組121例。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS25.0 統(tǒng)計軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s±s表示，兩組比較采用t檢驗；計數(shù)資料比較采用χ2檢驗；Pearson 法分析老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α、CXCR4水平的相關(guān)性；Logistic 回歸分析老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的影響因素；受試者工作特征（ROC）曲線評價血清SDF-1α、CXCR4對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的預(yù)測價值，曲線下面積（AUC）比較采用U檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 對照組和骨折組血清SDF-1α、CXCR4 水平比較 骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平均高于對照組（P均＜0.05），見表1。骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平呈正相關(guān)（r=0.499，P＜0.05）。

表1 對照組和骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平比較（ng/mL，± s）

表1 對照組和骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平比較（ng/mL，± s）

組別對照組骨折組P n 145 144 SDF-1α 25.63 ± 3.74 35.02 ± 6.26＜0.05 CXCR4 4.85 ± 1.30 18.05 ± 4.19＜0.05

2.2 血清SDF-1α、CXCR4 對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的影響

2.2.1 單因素分析結(jié)果 未再發(fā)骨折組和再發(fā)骨折組臨床及手術(shù)資料比較 未再發(fā)骨折組和再發(fā)骨折組性別、年齡、BMI、飲酒史、吸煙史、高血壓史、糖尿病史、高脂血癥史、術(shù)前VAS 評分、椎體壓縮骨折分級、手術(shù)入路比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均>0.05）；與未再發(fā)骨折組比較，再發(fā)骨折組術(shù)前腰椎L2~4BMD（T 值）低，骨水泥注入量、有骨水泥滲漏比例及血清SDF-1α、CXCR4水平高（P均＜0.05）。見表2。

表2 影響老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的單因素分析結(jié)果

2.2.2 多因素Logistic 回歸分析結(jié)果 以老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后是否再發(fā)骨折為因變量（0=未發(fā)生，1=發(fā)生），以術(shù)前腰椎L2~4BMD（T值）、骨水泥注入量、骨水泥滲漏（0=否，1=是）、SDF-1α、CXCR4 為自變量進行多因素Logistic 回歸分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)前腰椎L2~4BMD（T值）水平低、骨水泥注入量水平高、有骨水泥滲漏、血清SDF-1α水平高、血清CXCR4 水平高均為老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的獨立危險因素（P均＜0.05），見表3。

表3 影響老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的多因素分析結(jié)果

2.3 血清SDF-1α、CXCR4 對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發(fā)骨折的預(yù)測價值 ROC 曲線顯示，血清SDF-1α、CXCR4、二者聯(lián)合預(yù)測老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發(fā)骨折的曲線下面積分別為0.838、0.854、0.932。二者聯(lián)合預(yù)測的曲線下面積高于單獨預(yù)測的曲線下面積（P均＜0.05）。見表4。

表4 血清SDF-1α、CXCR4對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發(fā)骨折的預(yù)測價值

3 討論

老年腰椎壓縮性骨折主要由骨質(zhì)疏松癥引起，可導(dǎo)致背痛、脊柱畸形、活動能力受損、肺功能下降、臨床抑郁、神經(jīng)功能受損，甚至癱瘓［12］，已成為全球最常見的脆性骨折，并且發(fā)生嚴重疼痛、致殘甚至最終造成死亡［13］。隨著社會老齡化，腰椎壓縮性骨折術(shù)后再骨折的發(fā)生率不斷增加，引起急性或慢性疼痛發(fā)作，進行性脊柱畸形，增加患者和社會的經(jīng)濟負擔(dān)［14］。因此尋找腰椎壓縮性骨折術(shù)后再發(fā)骨折相關(guān)評估標(biāo)志物對臨床治療有重要作用。

SDF-1α 是一種趨化因子，在炎癥環(huán)境中被強烈誘導(dǎo)［15］。SDF-1α 是體內(nèi)炎癥單核細胞的有效化學(xué)吸引劑，在脊髓損傷模型中，局部表達的SDF-1α 與基質(zhì)金屬蛋白酶9一起支持單核細胞遷移到受傷的脊髓中［16］。在骨損傷早期的各種炎性介質(zhì)亦能調(diào)節(jié)SDF-lα 表達，動物實驗發(fā)現(xiàn)，通過給予小鼠間歇性應(yīng)力刺激，在一定程度上造成細微的二次損傷，可明顯延長骨折區(qū)域的炎性反應(yīng)期，使骨膜中SDF-1α表達升高，誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細胞遷移至骨損傷部位［17］。本研究發(fā)現(xiàn)，老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α 水平顯著高于對照組，再發(fā)骨折組血清SDF-1α 水平顯著高于未再發(fā)骨折組。提示SDF-1α參與腰椎壓縮性骨折進程，血清SDF-1α水平升高可能預(yù)示著PKP后再發(fā)骨折風(fēng)險增加。

CXCR4 是趨化因子SDF-1α 的特異性G 蛋白偶聯(lián)7跨膜受體，是維持和更新基質(zhì)細胞的必需品［18］。CXCR4是可單獨被CXC 趨化因子配體12（CXCL12）觸發(fā)，進一步促進CXCR4 轉(zhuǎn)移、血管生成、腫瘤進展［19］。研究表明，CXCR4/CXCL12 信號傳導(dǎo)在促進前列腺癌細胞向骨轉(zhuǎn)移方面起重要作用，調(diào)節(jié)CXCR4 表達可控制癌細胞向骨髓內(nèi)成骨細胞的趨化性［20］。骨髓間充質(zhì)干細胞是骨髓內(nèi)一種具有多向分化潛能的干細胞，機體受損時其能在受傷組織細胞分泌的趨化因子影響下，遷移到骨折區(qū)域或骨缺損處，促進骨愈合，人體內(nèi)SDF-1α/CXCR4信號通路在骨髓間充質(zhì)干細胞的遷移中發(fā)揮重要作用［21］。本研究發(fā)現(xiàn)，老年腰椎壓縮性骨折患者血清CXCR4水平較對照組顯著升高，且PKP 后再發(fā)骨折患者血清CXCR4 水平高于未再發(fā)骨折患者。表明CXCR4 參與腰椎壓縮性骨折的發(fā)生、發(fā)展，其高水平預(yù)示再發(fā)骨折的可能性增加。本研究還發(fā)現(xiàn)，老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α 與CXCR4 水平呈正相關(guān)，與ZHANG 等［21］研究結(jié)果一致，提示二者存在協(xié)同作用，共同影響腰椎壓縮性骨折的發(fā)生。

BMD 是評估骨質(zhì)疏松癥患者的重要指標(biāo)［22］。本研究顯示，再發(fā)骨折組術(shù)前腰椎L2~4BMD（T值）顯著低于未再發(fā)骨折組，骨水泥注入量、有骨水泥滲漏比例顯著高于未再發(fā)骨折組；術(shù)前腰椎L2~4BMD（T值）水平低、骨水泥注入量水平高、有骨水泥滲漏是影響老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發(fā)骨折的獨立危險因素。可能原因為隨著年齡的增長，老年患者的BMD 值降低，骨量減少，骨骼堅韌結(jié)構(gòu)發(fā)生變性，PKP 后易再發(fā)骨折。將骨水泥注入壓縮椎骨時，骨水泥量過大會溢出造成椎骨再骨折。提示臨床上要關(guān)注腰椎L2~4BMD、骨水泥注入量和骨水泥滲漏情況，及時給予干預(yù)，降低PKP 后再骨折的發(fā)生率。進一步分析還顯示，血清SDF-1α 水平高、CXCR4 水平高是老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發(fā)骨折的獨立危險因素，血清SDF-1α、CXCR4 聯(lián)合預(yù)測老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發(fā)骨折的價值較高。表明SDF-1α、CXCR4水平能夠評估老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再骨折情況，可作為預(yù)測PKP后再骨折的生物標(biāo)志物。

綜上所述，血清SDF-1α、CXCR4 水平升高是老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發(fā)骨折的危險因素，二者聯(lián)合作為患者PKP 后再發(fā)骨折的預(yù)測價值較高。但本研究未探究SDF-1α、CXCR4在腰椎壓縮性骨折中的具體作用機制，下一步將通過動物實驗進一步研究。