2型糖尿病骨折患者腫瘤壞死因子-α上調機制的相關研究

孫明啟，張葆鑫，馬 超，劉廣輝

（內蒙古醫科大學第二附屬醫院創傷一科，內蒙古 呼和浩特 010020）

骨折的愈合過程受到很多種環節和因素影響，其中，主要的過程有誘導期、炎癥期、軟骨痂和硬骨痂期及骨重建期，此過程中任一環節發生相應障礙即可影響骨折愈合。骨折一旦發生，骨質破壞處附近的骨髓間充質干細胞在各種炎癥因子和其他細胞因子的作用下分化為成骨細胞。但是，骨細胞轉化調節的過程復雜，其完整機制目前尚不明確[1～4]。國際糖尿病聯盟數據顯示，隨著我國生活水平的提高，我國糖尿病患者人數居世界首位[5]。糖尿病易致多器官受累，糖尿病患者長期高血糖水平可刺激微血管損傷，可能會出現視網膜微血管出血、腎血管性腎衰竭等疾病[6]，同樣也容易出現骨質疏松[7]，并且更容易誘發骨折。骨折后高血糖環境下的骨折斷端微血管功能不良，骨折修復缺乏充足的營養，還可發生骨折不愈合[8]。因此，骨折患者合并糖尿病在臨床上多因血糖控制不佳最終導致骨不連、骨折延遲愈合甚至假關節的形成。因此，如果能從分子機制上尋求提高糖尿病骨折愈合療效的因素，具有極高的臨床實用價值。由巨噬細胞分泌的TNF-α具有促進免疫因子分泌和免疫應答的作用，還能夠刺激成纖維細胞的修復與增殖等作用[9～12]。有研究發現，糖尿病骨折愈合過程與腫瘤壞死因子水平上調關系尤為密切[13]。

因此通過檢測T2DM患者骨折后靜脈血清中hs-CRP、TNF-α、IL-1β、IL-6、IP-10、RANTES、IL-8和MCP-1的含量，并與另外兩組研究對象兩兩比較，為今后研究炎癥因子和趨化因子對T2DM骨折患者愈合的作用打下基礎。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機選取2018-03～2019-09在內蒙古醫科大學第二附屬醫院創傷骨科門診就診的患者，T2DM骨折患者28例（其中股骨骨折為11例、脛骨骨折為6例、脛腓骨骨折為11例），非T2DM骨折患者25例（其中股骨骨折為9例、脛骨骨折為4例、脛腓骨骨折為12例）；糖尿病非骨折患者22例。本研究已通過內蒙古醫科大學第二附屬醫院倫理委員會審批。

1.2 實驗方法

抽取3組患者空腹靜脈血液。離心處理血標本分離出血清，采用酶聯免疫吸附試驗檢測觀察對象血中TNF-α、hCRP、IL-1β、IL-6、RANTES、IP-10、IL-8和MCP-1的含量。實驗步驟嚴格按照酶聯免疫吸附試驗說明書操作步驟進行。

1.3 統計學分析

所有的檢驗數據均采用SPSS 13.0軟件進行處理，計量資料統計結果用均數±標準差（±s）表示，各觀察組組間比較采用方差分析方法處理。采用t檢驗對實驗結果的數據進行分析。檢驗水準為α＝0.05，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

血清hsCRP、TNF-α、IL-1β、IL-6、IP-10、RANTES、IL-8和MCP-1的水平均為T2DM骨折組高于T2DM非骨折組和骨折非T2DM組，組間比較差異均有統計學意義（見圖1-4）。

圖1 組間血清hsCRP含量比較，P＊＜0.05,P＊＊＊＊＜0.0001.

圖2 組間血清IL-1β含量比較，P＊＜0.05,P＊＊＊＜0.0001.

圖3 組間血清TNF-α含量比較，P＊＊＜0.01,P＊＊＊＜0.0001.

圖4 組間血清IL-6含量比較，P＊＊＜0.01,P＊＊＊＊＜0.0001.

3 討論

骨折愈合過程其實就是人體生理胚胎發育骨形成過程的復制，它也是多種細胞與細胞外基質的改變。人體內有多種參與信號傳遞的重要分子，我們此次課題研究的細胞因子和炎癥因子均參與細胞的分化、增殖、凋亡及細胞基質代謝等多方面調控[14]。在骨折患者機體的大環境以及骨折處的局部微環境中，也有相應的細胞因子參與到骨折愈合的各個階段，并調節、影響骨折愈合過程，且其表達水平也隨之代償而發生變化，從而影響骨折愈合過程。隨著科研人員對骨折愈合的不斷探索，人們逐漸認識骨折愈合過程中細胞因子和炎癥因子的重要作用[15]。

骨折愈合過程非常復雜，涉及組織、細胞和分子水平的復雜生物學活動，受機械和生物因素的影響[16]。雖然眾多科研人員對骨折愈合過程中多種細胞因子和炎癥因子所產生的作用機制進行了不斷的探索，且部分影響因子已經應用于臨床，但各類因子對骨折愈合過程中作用細胞的增殖、分化以及愈合過程中分別獨立產生的作用機制，尤其各類因子間的相互作用仍不清晰[17，18]，這些尚無定論的問題便是此后科研中需要重點探索的領域。另外，對于在骨折愈合過程中如何應用生長因子及最佳因子間聯合治療劑量等問題，均需更有力的實驗數據來補充，為骨折患者治療中促進骨折愈合提供最佳的治療指南。

糖尿病是一種多器官受高血糖環境影響的全身性代謝性疾病，高血糖微環境不利于成骨細胞進行分化，多易導致骨質疏松，也容易誘發骨折，同時骨折后高血糖環境下的骨折斷端微血管功能不良，骨折修復缺乏充足的營養，同樣也可以引起嚴重的骨折不愈合[19，20]。TNF-α的信號通路能夠促進骨吸收，同時也能夠激活破骨細胞的功能。而在糖尿病患者體內，高血糖會促進破骨細胞分化，從而抑制糖尿病骨折病人的骨折愈合。因此，糖尿病患者會出現骨折愈合緩慢，甚至骨折不愈合，在臨床上處理起來比較棘手[21]。IL-1β和IL-6也會因為糖尿病的嚴重程度而增高，有研究發現，IL-1β可誘導胰腺β細胞調亡從而導致高血糖的發生[22]，同時TNF-α、IL-6以及IL-1β均可以促進糖尿病患者的胰島素抵抗，導致血糖難以控制在理想水平，最后提升糖尿病患者血糖水平，加重骨折愈合難度[23，24]。

有研究證實T2DM患者單核細胞趨化蛋白1的含量明顯增加，且其含量的變化與骨折愈合緩慢相關[25，26]。另有研究發現，IL-8在糖尿病創面顯著高表達，IL-8的產生可進一步增加糖尿病創面的促炎微環境，導致傷口愈合障礙[27]。

本實驗通過測量T2DM骨折、非骨折和骨折非T2DM患者血清中hs-CRP、TNF-α、IL-1β、IL-6、IP-10、RANTES、IL-8和MCP-1的含量，發現T2DM患者的趨化因子和炎癥因子的變化有規律可循：以上研究檢測因子的血清含量，T2DM骨折患者組大于T2DM非骨折患者組，且前兩研究組大于骨折非T2DM患者組。因此說明，高糖可以使骨折患者相關炎癥因子升高。

綜上所述，本研究認為T2DM骨折患者體內的趨化因子和炎癥因子的上調可能是影響骨折延遲愈合甚至不愈合的重要因素，在未來的臨床工作中應加以重視。