血清HMGB1 Cav-1水平與股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合的關系

趙興東, 林 牧, 張艷金, 鄔夏榮, 盧懿明

(1.貴州航天醫院骨科, 貴州 遵義 563000 2.貴州航天醫院中心實驗室, 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、劇烈運動等高能量暴力損傷所導致,老年人多因碰撞、跌倒等低能量損傷所導致,近年來隨著交通工具數量的增加和人均壽命的延長,股骨骨折發生率有升高趨勢[1]。股骨骨折髓內釘固定術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、快捷等優勢[2]。但部分患者術后易發生延遲愈合,嚴重影響患者術后生存質量[3]。研究表明,成骨細胞和破骨細胞增殖、分化在骨折愈合中發揮重要作用[4]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)是一種染色體結合蛋白,在細胞存活、基因轉錄、DNA構建和復制等方面發揮重要作用[5]。實驗表明,上調HMGB1能促進成骨細胞和破骨細胞增殖、分化[6]。陷窩蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)是一種支架蛋白,在細胞內吞、腫瘤生成、細胞增殖、細胞信號傳導等過程中發揮重要作用[7]。實驗表明,敲除Cav-1能抑制成骨細胞和破骨細胞增殖、分化[8]。本研究旨在分析血清HMGB1、Cav-1水平與股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合的關系,以期為股骨骨折髓內釘固定術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例股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合患者為延遲愈合組,1∶1配比選取70例股骨骨折髓內釘固定術后正常愈合組患者為正常愈合組。納入標準:①經X線片/CT檢查確認為股骨骨折;②接受髓內釘固定術治療;③骨折延遲愈合符合《國際骨質疏松癥基金會共識報告:骨折愈合》[9]診斷標準:術后4個月X線片顯示無或極少骨痂生成,斷端骨質可見硬化、間隙。排除標準:①年齡<18歲;②臨床資料或隨訪資料不完整;③既往股骨手術史或外傷史;④合并骨關節炎、骨結核等其他骨疾病;⑤合并造血系統、免疫系統、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,并經醫院倫理委員會批準。

1.2方 法

1.2.1資料收集:收集患者性別、年齡、體質指數、吸煙、基礎疾病、骨折原因、骨折部位、復位方式、手術時間和術中出血量。

1.2.2血清HMGB1、Cav-1水平檢測:收集患者術前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 果

2.1股骨骨折髓內釘固定術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 股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合的單因素分析

2.2股骨骨折髓內釘固定術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釘固定術后延遲愈合的獨立危險因素,HMGB1、Cav-1升高為獨立保護因素(P<0.05)。見表2。

表2 股骨骨折髓內釘固定術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釘固定術后延遲愈合的預測價值:ROC曲線分析顯示,血清HMGB1、Cav-1水平聯合預測股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合的曲線下面積(area under the curve,AUC)大于HMGB1、Cav-1單獨預測(Z=2.352、2.621,P=0.019、0.009)。見表3、圖1。

圖1 血清HMGB1、Cav-1水平預測股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合的ROC曲線

表3 血清HMGB1 Cav-1水平對股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合的預測價值

3 討 論

股骨是全身最長且強壯的長骨,股骨骨折通常表現為高能量損傷或骨質疏松性骨折,股骨作為支撐身體上半部分的重要骨骼,股骨骨折可導致患者活動受限,影響生活能力,并增加壓瘡、肺炎等并發癥風險。穩定的內固定和良好的解剖復位能促進股骨骨折愈合,并降低股骨頭壞死風險,髓內釘固定術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,導致骨折延遲愈合甚至不愈合,增加各種并發癥和致殘、致死風險。因此早期預測股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合具有重要意義。

骨折愈合實質是骨折斷端發生的骨重建塑形過程,骨骼是高度動態變化的器官,由成骨細胞主導的骨形成和成骨細胞、破骨細胞共同主導的骨吸收能通過調控成骨與骨清除作用,促進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[4]。HMGB1是一種核蛋白,幾乎存在所有的真核細胞核中,胞外HMGB1能結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與炎癥反應的關系,近年研究發現HMGB1還能通過上調核因子-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會減少成骨細胞和破骨細胞侵入軟骨,抑制軟骨內成骨,抑制骨生長[10]。Ranzato等[11]研究還報道,HMGB1可以通過細胞外調節蛋白激酶(extracellular signal- regulated kinase,ERK)1/2激活誘導細胞增殖和遷移,進而促進劃痕傷口愈合,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。本研究結果顯示,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釘固定術后延遲愈合的獨立保護因素,說明血清HMGB1水平降低與骨折術后延遲愈合密切相關,其機制可能與HMGB1能調控RANKL/骨保護素(osteoprotegerin,OPG)信號通路有關。RANKL/OPG信號通路是調控成骨細胞和破骨細胞增殖、分化的重要信號通路,HMGB1能激活ERK和RANKL/OPG信號通路促進骨折愈合[10]。

脂筏是細胞膜上富含膽固醇和鞘磷脂的結構域,作為調節各種細胞功能的信號分子膜平臺,其完整性對骨吸收至關重要。Cav-1是細胞膜內陷結構上的主要分泌蛋白,以寡聚體復合物的形式聚集于脂筏的結構域內,參與調節間充質干細胞、神經干細胞、造血干細胞、胚胎干細胞等細胞增殖和分化,在干細胞治療和再生醫學中發揮重要作用[12]。Lee等[8]研究發現,Cav-1能被RANKL(破骨細胞分化因子)誘導顯著上調,敲低Cav-1可導致RANKL誘導的破骨細胞形成和骨吸收減少。Zou等[13]研究報道,上調Cav-1能促進RANKL誘導的破骨細胞分化和骨吸收。這些研究提示Cav-1與骨骼疾病發展有關。同時有實驗發現,將Cav-1作為緩釋材料能通過促進過渡區形成,促進兔骨-肌腱連接處的愈合[14]。本研究結果顯示,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釘固定術后延遲愈合的獨立保護因素,說明血清Cav-1水平降低與骨折術后延遲愈合密切相關,考慮其機制與Cav-1能調控RANKL信號通路有關。研究表明,Cav-1是RANKL的誘導基因,能通過激活RANKL信號通路促進破骨細胞分化和骨吸收,進而促進骨形成[8,13]。實驗也顯示,低強度脈沖超聲促進骨折愈合的作用與上調Cav-1表達有關[15]。

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

綜上所述,股骨骨折髓內釘固定術后延遲愈合患者血清HMGB1、Cav-1水平降低,是術后延遲愈合的獨立影響因素,可能成為術后延遲愈合的輔助預測指標。但本研究結果仍需進一步研究證實。