關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1對人工肱骨頭置換術術后感染的診斷價值及與術后康復的關系

徐兵 汪華清 黃強開 肖強 劉艷 吳飛鵬 虎瓊華

人工肱骨頭置換術為臨床治療肱骨粉碎性骨折患者的常用方法，相關報道顯示，初次關節置換者人工關節感染發生率為1%～2%，翻修手術則達3%～5%［1-2］。術后感染不僅診斷難度大，治療難度高，很大程度上增加患者痛苦及經濟負擔［3］。因此，明確術后感染相關因素，或于發病早期檢出，采取針對性預防或早期干預治療措施，對改善患者預后具有重要意義。相關研究指出，發生感染者血液中α 防御素-1（Alph defensin-1，AD-1）及可溶性細胞間黏附分子-1（Soluble intracellular adhesion molecule- 1，sICAM-1）水平顯著升高，與感染發生具有密切關系［4-5］。此外，基質細胞衍生因子1（Stromal cell-derived factor-1，SDF-1）屬骨髓基質細胞所生成趨化因子，在感染性疾病、免疫炎性反應等多種生理學過程中均有重要促進作用［6-7］。基于此，本研究首次分析關節液中AD-1、SDF-1、sICAM-1 在人工肱骨頭置換術術后感染患者變化情況及三者聯合檢測對人工肱骨頭置換術術后感染的診斷價值，旨在為臨床診治術后感染提供參考依據。報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月至2019年6月 本院42 例人工肱骨頭置換術術后感染患者作為研究組，均為切口感染。另選同期86 例人工肱骨頭置換術術后未感染患者作為對照組，兩組在年齡、骨折至就診時間、骨折原因、體重、合并癥、性別等方面差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。見表1。本研究經本院倫理委員會審批通過。

1.2 選例標準

研究組納入標準：①經X 線或CT 確診為肱骨粉碎性骨折；②新鮮骨折；③首次接受人工肱骨頭置換術治療；④無其他部位骨折；⑤研究組均于術后4 周內發生感染；⑥患者知曉本研究，已簽署同意書。研究組排除標準：①伴有嚴重臟器損傷者；②精神疾病患者；③骨折前3 周內有感染性疾病史者；④惡性腫瘤患者；⑤血液系統疾病、免疫性疾病患者；⑥合并膿毒癥、系統性紅斑狼瘡等疾病者。對照組納入標準：①經X 線或CT 確診為肱骨粉碎性骨折；②新鮮骨折；③首次接受人工肱骨頭置換術治療；④無其他部位骨折；⑤術后未發生感染；⑥患者知曉本研究，已簽署同意書。對照組排除標準同研究組。

表1 兩組一般資料比較［n（%）,（±s）］Table 1 Comparison of two groups of general data［n（%）,（±s）］

表1 兩組一般資料比較［n（%）,（±s）］Table 1 Comparison of two groups of general data［n（%）,（±s）］

項目性別（女/男）年齡（歲）體重（kg）骨折至就診時間（h）手術時間（min）術中出血量（mL）骨折原因（例）交通事故意外摔傷鈍器擊打其他合并癥（例）高血壓糖尿病高血脂研究組（n=42）18/24 68.14±4.72 66.21±8.39 11.32±4.15 73.26±5.86 173.41±19.20 22（52.38）10（23.81）7（16.67）3（7.14）5（11.91）8（19.05）3（7.14）對照組（n=86）35/51 66.82±5.17 67.60±8.69 10.81±3.90 72.55±4.77 170.85±19.92 41（47.67）25（29.07）12（13.95）8（9.30）8（9.30）10（5.81）8（9.30）t/χ2值0.054 1.395 0.865 0.680 0.732 0.691 0.7060.872 0.021 1.285 0.005 P 值0.816 0.166 0.389 0.498 0.465 0.491 0.647 0.257 0.941

1.3 方法和觀察指標

方法：入組后24 h 內采集患肢關節液1 mL，以3 500 r/min 轉速離心處理5 min，取上層清液，由專業檢測師采用酶標儀（廠家：美國Bio-RAD 公司，型號：Bio-RAD550）、酶聯免疫吸附檢測試劑盒（廠家：蘇州浩歐博生物醫藥有限公司，規格：96 人份/盒，批號：20150623），以酶聯免疫吸附法測定AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平。

觀察指標：①兩組關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1水平。②分析關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 單獨及聯合對術后感染的診斷價值。③感染發生后，隨訪3～5 個月，比較不同關節液水平患者愈合時間、肩關節功能，骨折愈合標準：局部無壓痛、縱向叩擊痛，無異常活動；X 線片檢查顯示骨折線已模糊，骨折部位有連續性骨痂；可向前平舉1 kg 重物達1 min；連續觀察兩周骨折處不變形。感染愈合標準：紅腫、疼痛、血性或者膿性滲出物等癥狀完全消失。采用Neer 評分系統［8］評估肩關節功能，總分100 分，總分90 分以上為優，80～89 分為良，70～79 分為可，70 分以下為差。④分析關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 與愈合時間、Neer 評分關聯性。

1.4 統計學方法

數據處理采用SPSS 22.0 軟件，計量資料以（±s）表示，兩兩比較采用t檢驗；計數資料以n（%）表示，行χ2檢驗，采用Pearson 進行相關性分析，采用ROC 曲線分析診斷價值，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組關節液各指標水平

研究組關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平較對照組高，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平比較（±s）Table 2 Comparison of the levels of AD-1、SDF-1 and sICAM-1 in the two groups（±s）

表2 兩組關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平比較（±s）Table 2 Comparison of the levels of AD-1、SDF-1 and sICAM-1 in the two groups（±s）

組別研究組對照組t 值P 值n 42 86 AD-1（μg/L）275.03±75.67 211.14±70.36 4.705＜0.001 SDF-1（μg/L）728.34±160.12 573.49±122.56 6.052＜0.001 sICAM-1（ng/mL）831.19±215.75 622.05±148.30 6.416＜0.001

2.2 關節液各指標對術后感染的診斷價值

關節液SDF-1診斷術后感染的AUC為0.798，大于AD-1及sICAM-1，當截斷值＞691.61 μg/L時，診斷敏感度為69.05%，特異度為81.40%。見表3、圖1。

表3 ROC 分析結果Table 3 ROC analysis results

圖1 各指標診斷術后感染ROC 曲線Figure 1 ROC curve of postoperative infection diagnosed by each index

2.3 聯合診斷

關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 聯合診斷術后感染的AUC 為0.882，95%CI 為0.813～0.932，截斷值診斷敏感度為73.81%，特異度為91.86%，見圖2。

2.4 關節液各指標不同表達情況術后感染患者的愈合時間、Neer 評分

關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 高表達的術后感染患者愈合時間長于低表達者，Neer 評分低于低表達者，差異有統計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 關節液各指標不同表達情況的術后感染患者愈合時間、Neer 評分比較（±s）Table 4 Comparison of healing time and Neer score of postoperative infection patients with different expression levels of various indicators of joint fluid（±s）

表4 關節液各指標不同表達情況的術后感染患者愈合時間、Neer 評分比較（±s）Table 4 Comparison of healing time and Neer score of postoperative infection patients with different expression levels of various indicators of joint fluid（±s）

組別AD-1 SDF-1 sICAM-1高表達者低表達者t 值P 值高表達者低表達者t 值P 值高表達者低表達者t 值P 值例數28 14 30 12 31 11愈合時間（周）15.34±2.10 13.29±1.93 3.061 0.004 15.57±2.24 12.39±1.82 4.365＜0.001 15.10±1.75 13.42±1.39 2.871 0.007 Neer 評分（分）76.03±4.15 82.24±5.10 4.234＜0.001 75.81±3.92 83.83±5.06 5.507＜0.001 76.27±4.03 83.26±5.41 4.511＜0.001

2.5 術后感染患者關節液各指標水平與愈合時間、Neer 評分關聯性

關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 與愈合時間呈正相關，與Neer 評分呈負相關（P＜0.05），見表5，圖3。

表5 關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 與愈合時間、Neer評分關聯性Table 5 Correlation of joint fluid AD-1、SDF-1 and sICAM-1 with fracture healing time and neer score

圖3 術后感染患者關節液各指標水平與愈合時間、Neer 評分的相關性Figure 3 Correlation between the levels of all indicators of joint fluid and healing time and Neer score in postoperative infected patients

3 討論

AD-1 為宿主非特異抗感染免疫的重要組成部分，是一種具有廣譜抗菌性的活性小分子肽類，在抵御細菌、病毒、真菌侵襲機體過程中均具有重要作用［9］。洪海峰［10］研究指出，在膿毒癥、細菌感染患者血液及各種體液中，AD-1 表達水平均有明顯升高。本研究結果中，人工肱骨頭置換術發生術后感染者關節液AD-1 顯著高于未發生感染者，表明AD-1 與術后感染的發生具有一定關系，當機體發生感染時，細菌等大量侵入感染部位，機體防御機制開啟，釋放大量AD-1 以抵抗感染，從而引起AD-1 表達水平升高。SDF-1 是一種新型CXC 類趨化蛋白，廣泛表達于多種細胞和組織中，同時參與感染性疾病、炎癥反應及造血細胞的調控［11］。王宇強等［12］對80 例開放性骨折術后感染患者進行的一項研究發現，SDF-1 參與骨組織的多種生理學過程，在牽引成骨區和骨折區的表達差異明顯，參與骨折術后感染的發生發展。本研究發現，人工肱骨頭置換術發生術后感染者關節液sICAM-1 水平顯著升高。近年來國內外多項研究指出，在sICAM-1水平在感染性疾病患者體內顯著升高，感染消除后其水平很快恢復正常，是評估感染病情的敏感性指標［13-15］。本研究發現術后感染患者關節液sICAM-1 水平顯著升高，感染發生后，病原微生物釋放的毒性代謝物可刺激淋巴細胞、中性粒細胞等大量釋放炎性介質及細胞因子，促進上皮細胞sICAM-1 的mRNA 表達增加，引起sICAM-1水平增高［16］。基于上述結論，此次研究進一步采用ROC 曲線分析，發現關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 在術后感染診斷方面具有較高應用價值，聯合應用3 種指標能有效提高診斷效能，可為臨床診斷人工肱骨頭置換術術后感染提供重要依據。

術后感染患者關節液中AD-1、SDF-1、sICAM-1表達增強，反映出關節部位感染程度及炎癥反應增加，從而影響術后康復，本研究結果中，關節液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平與愈合時間及Neer 評分存在密切相關性，提示監測上述各指標表達情況有助于臨床制定針對性干預措施，以改善患者預后。

綜上可知，人工肱骨頭置換術術后感染患者關節液中AD-1、SDF-1、sICAM-1 呈異常高表達狀態，均為感染的發生密切相關，在感染診斷中應用價值較高，且能作為評估感染患者預后的重要指標。但本研究仍存在一定不足，如未詳細探討愈合后各指標變化趨勢及對疾病轉歸的影響，有待日后進一步分析與探究。