miR-24-3p、Smad5與骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后骨折愈合的相關性

賈金龍 王朝陽 孫軍健 賈永鵬 賴愛寧 周麗英

骨質疏松癥(osteoporosis,OP)是臨床常見的因骨量減低、骨密度下降等異常代謝導致骨脆性增加的全身性骨骼系統疾病[1]。骨質疏松患者的骨折發生率較高,其中,最常見的骨折部位為脊柱。骨質疏松性脊柱骨折(osteoporosis fractures,OPF)的發生率隨年齡的增長而增加,致死率也相應增高,且患者常伴隨急、慢性疼痛等情況,嚴重影響其日常生活能力[2]。目前,臨床上對骨質疏松性脊柱骨折患者的治療方式分為手術治療和保守治療,而大多數患者采用經皮球囊擴張椎體成形術或經皮椎體成形術(percutaneous vertebro plasty,PVP)等手術治療。PVP雖然比保守治療效果更好等優勢,但仍有骨水泥滲漏等并發癥產生,且隨著術后愈合時間的延長,患者的預后情況越差,再次發生骨折的風險越高[3]。

在骨折愈合過程中成骨細胞和破骨細胞的增殖與分化起決定性作用,骨密度能夠反映成骨細胞和破骨細胞活性。研究表明,miR-24-3p作為miR-24家族成員之一,可以發揮廣泛的生物學效應,與骨質疏松性骨折愈合和骨密度密切相關[4,5]。另有研究表明,Smads 蛋白家族在骨重建中至關重要,Smad5磷酸化水平隨年齡的增長而降低,抑制成骨細胞的生成[6]。miR-24-3p、Smad5可能與PVP術后骨折愈合有一定的關系,因此,本研究旨在探討miR-24-3p、Smad5與骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后骨折愈合的相關性,現報道如下。

資料與方法

1.研究對象:2019年10月～2021年10月收治的骨質疏松性脊柱骨折且接受PVP治療的患者總共186例,按照入選標準排除88例,按照隨機數字表法選取98例患者作為研究對象,并依照術后3個月骨折愈合情況將患者分為延遲組(n=26)和愈合組(n=72)。納入標準:①患者年齡≥60歲;②符合《骨質疏松性椎體壓縮性骨折診療與管理專家共識》的標準,均診斷為骨質疏松性脊柱骨折[7];③首次接受骨折手術治療且無PVP手術禁忌證;④臨床病歷資料和術后隨訪資料完整;⑤所有患者及家屬均簽署知情同意書。排除標準:①病理性脊柱骨折;②有手術禁忌證者;③神經根或脊髓受損者;④嚴重肝腎功能障礙或心腦血管疾病者;⑤認知功能障礙或患有精神疾病者。本研究經筆者醫院醫學倫理學委員會批準(倫理學審批號:ZYEG2019-056)。兩組患者一般資料比較,差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性,詳見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.儀器與試劑:miR-24-3p、Smad5試劑盒購自美國RD公司;RNA 反轉錄試劑盒、RNA提取試劑盒購自美國Thermo FisherScientific公司;Prodigy Primo X線骨密度檢測儀購自美國GE公司。

3.采用實時熒光定量PCR檢測miR-24-3p、Smad5mRNA表達水平:于術后3個月采集所有患者空腹時靜脈血5ml,以3000r/min離心10min后收集上清液,并于-70℃冰箱中保存。血清中的總RNA采用RNA提取試劑盒提取,并依據反轉錄試劑盒將RNA反轉錄為cDNA,然后用合成的cDNA進行實時熒光定量PCR反應。反應體系為dNTP混合液3μl,10×PCR緩沖液2.5μl,上下游引物各0.5μl,TaqDNA聚合酶1μl,Mg2+1.5μl,cDNA1μl,加焦炭酸二乙酯水至總體積為25μl。反應條件為預變性94℃ 1min,95℃ 30s,55℃ 30s,72℃ 30s,40個循環,最后72℃延伸5min。以U6為內參用熒光定量PCR儀檢測,最后用2-△△CT計算miR-24-3p、Smad5 mRNA相對表達水平。

4.骨密度檢測:所有患者于術后3個月,采用Prodigy Primo X線骨密度檢測儀檢測所有患者腰椎L2～4和股骨頸的骨密度(bone mineral density,BMD)。參照中國人骨質疏松診斷標準[8]對兩組患者BMD值進行評估。

5.骨折愈合指標檢測:所有患者于術后3個月采用X線檢查側位腰椎,在X線片上測量患者椎體前緣的高度,同時測量患者凸畸形角(cobb angle,Cobb角)變化;采用Oswestry功能障礙指數(oswestry disability index,ODI)評估患者腰部功能障礙情況和活動受限程度,得分越高,表明患者癥狀越嚴重;采用視覺模擬量表(visualanalogue scale,VAS)評分評估患者疼痛程度,總評分為0～10分,評分越高,疼痛程度越嚴重,0分為無痛,1～3分為輕度疼痛,4～6分為中度疼痛,7～10為重度疼痛。

6.骨折愈合評估[9]:術后3個月是評估所有患者的脊椎活動度,即 X 線測量的坐位與仰臥位之間椎體前緣高度變化。當患者脊椎活動度≤1.0mm,且X線顯示仰臥位無椎內裂隙視為骨折愈合,詳見圖1。

結 果

1.兩組患者血清中miR-24-3p、Smad5 mRNA表達比較:兩組患者術后3天 的miR-24-3p、Smad5 mRNA表達比較,差異無統計學意義(P>0.05);兩組患者術后3個月的miR-24-3p表達水平明顯低于術后3天,且愈合組明顯低于延遲組(P<0.05);兩組患者術后3個月的Smad5 mRNA表達水平明顯高于術后3天,且愈合組明顯高于延遲組(P<0.05),詳見表2。

表2 兩組患者miR-24-3p、Smad5 mRNA表達水平的比較

2.兩組患者腰椎和股骨頸BMD的比較:與同組內術前比較,術后3個月兩組患者腰椎BMD、股骨頸BMD均明顯升高(P<0.05);與愈合組術前比較,延遲組術前腰椎BMD、股骨頸BMD均明顯降低(P<0.05);與愈合組術后3個月比較,延遲組術后3個月腰椎BMD、股骨頸BMD均明顯降低(P<0.05),詳見表3。

表3 兩組患者骨密度情況的比較

3.兩組患者術后骨折愈合情況的比較:與愈合組比較,延遲組患者術后3個月椎體前緣高度恢復率降低,而Cobb角、ODI、VAS評分均明顯升高(P<0.05),詳見表4。

表4 兩組患者術后骨折愈合情況的比較

4.miR-24-3p、Smad5與骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后骨折愈合的相關性:Pearson相關性分析結果顯示,骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后3個月miR-24-3p與椎體前緣高度無明顯相關性(P>0.05);患者術后miR-24-3p與腰椎BMD、股骨頸BMD呈負相關(P<0.05),與Cobb角、ODI、VAS評分呈正相關(P<0.05);患者術后Smad5 mRNA與腰椎BMD、股骨頸BMD、椎體前緣高度恢復率呈正相關(P<0.05),與Cobb角、ODI、VAS評分呈負相關(P<0.05),詳見表5。

5.miR-24-3p、Smad5預測術后骨折愈合的ROC曲線分析:ROC曲線分析顯示,miR-24-3p曲線下面積為0.885,以最大約登指數對應的截斷值為1.325,Smad5曲線下面積0.881,以最大約登指數對應的截斷為1.445,詳見表6、圖2。

圖2 miR-24-3p、Smad5 ROC曲線圖

表6 miR-24-3p、Smad5預測術后骨折愈合的ROC曲線分析

討 論

骨質疏松性脊柱骨折在老年群體較為常見,主要臨床表現為腰背酸痛、脊柱生理彎曲改變、急性骨壞死等癥狀[10]。目前,PVP作為一種成熟的微創脊柱手術,因其改善脊柱局部癥狀、恢復椎體力學強度、緩解疼痛等方面的療效均優于傳統治療方法,也是近年來骨質疏松性脊柱骨折的常用治療方式[11]。大多數患者行PVP術后骨折會愈合,但仍有少部分患者會出現骨折延遲愈合的情況,而骨折延遲愈合會使患者的生活質量受到嚴重影響[12]。骨折愈合是成骨細胞和破骨細胞相互作用的創傷修復過程,在此非常復雜的過程中,需使骨合成和骨吸收達到動態平衡,朝著骨折愈合的方向發展。因此,對骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后骨折愈合情況進行深入研究,分析相關指標以預測術后骨折延遲愈合的風險,對提高患者預后具有重要意義。

研究顯示,多種微小RNA(miRNA)等與骨折愈合過程密切相關,在成骨細胞的分化、增殖等方面起到重要作用[13]。miR-24是一種重要的miRNA,參與機體多種生理病理過程,具有極為重要的功能作用,而miR-24-3p是由miR-24形成的兩種不同序列的剪接體之一。研究顯示,骨質疏松患者血清miR-24相較于非骨質疏松患者顯著上調,可能是治療骨質疏松患者骨丟失和優化骨折愈合的靶點[14]。miR-24-3p是與骨質疏松性骨折密切相關的miRNA,研究表明,骨質疏松癥患者血清中miR-24-3p明顯升高,且與骨密度密切相關[15,16]。另外,miR-24-3p可以抑制細胞的增殖和成骨分化,研究顯示,長鏈非編碼RNA 鉀離子電壓門控通道亞家族Q成員1重疊轉錄本1可能通過調控miR-24-3p影響人牙周膜干細胞的增殖和成骨分化[17]。

Smad蛋白家族是參與調控骨穩態通路的下游信號轉導蛋白,在參與成骨細胞和破骨細胞的形成和分化過程中發揮了關鍵作用[18]。根據結構和功能分類,Smad5是Smad蛋白家族中受體調節蛋白之一,能夠誘導成骨細胞的分化,與骨折愈合密切相關[19,20]。研究顯示,TUG1可以負調控Smad5信號因子,從而抑制骨髓間充質干細胞照射后成骨[21]。研究表明,miR-155通過對Smad5表達的負性調節,降低成骨細胞的分化能力[22,23]。本研究深入探討了miR-24-3p、Smad5與骨質疏松性脊柱骨折的關系,結果顯示,相較于愈合組,延遲組miR-24-3p表達水平明顯升高,而Smad5 mRNA表達水平明顯降低,這表明miR-24-3p、Smad5與骨折愈合程度有一定的關系,原因為miR-24-3p可能通過抑制成骨細胞分化使骨合成受到影響,而Smad5可能通過與成骨細胞密切相關的基因啟動因子結合,從而誘導成骨分化。

為了探討miR-24-3p、Smad5與骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后骨折愈合的相關性,本研究對患者術后骨折愈合程度的相關指標進行了分析。骨質疏松性脊柱骨折的愈合主要是受骨折部位、骨強度、血液供應、后凸畸形程度等其他因素的影響。研究表明,椎體延遲愈合的主要原因之一為持續性骨質疏松,而骨質疏松程度的主要衡量指標為骨密度[24]。另有研究表明,脊柱骨折不愈合可導致椎體前柱進行性縮短,使患者胸腰椎后凸畸形加重,從而導致持續性腰背疼痛、平衡能力降低及運動障礙等癥狀產生[25]。本研究顯示與愈合組比較,延遲組患者術后3個月腰椎BMD、股骨頸BMD、椎體前緣高度恢復率明顯降低,而Cobb角、ODI、VAS評分均明顯升高,表明延遲組患者骨折愈合情況較差,且骨密度、椎體前緣高度恢復率、Cobb角、ODI、VAS評分與患者術后骨折愈合程度有關。

研究發現,骨質疏松性壓縮性骨折患者術后椎體愈合組骨密度值高于延遲組,而VAS評分和Cobb角均低于延遲組,與本研究結果一致[26]。Pearson相關性分析顯示,骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后3個月miR-24-3p與骨密度呈負相關,與Cobb角、ODI、VAS評分呈正相關;患者術后Smad5 mRNA與骨密度呈正相關,與Cobb角、ODI、VAS評分呈負相關。這表明miR-24-3p、Smad5 mRNA表達水平與患者術后骨折愈合程度均具有較強的相關性。適宜的生物學標志物在具有檢測便捷、成本低廉等優點的同時,還應該對所評估的癥狀具有較高敏感度和特異性[27]。ROC曲線分析顯示,miR-24-3p的AUC值為0.885,Smad5 mRNA的AUC值為0.881,兩者的敏感度和特異性均較高。這提示miR-24-3p、Smad5具有較好的預測價值,可能是早期診斷骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后骨折愈合程度、評估預后的潛在生物學指標。

綜上所述,miR-24-3p、Smad5與骨質疏松性脊柱骨折患者PVP術后骨折愈合程度有明顯的相關性,對臨床診斷患者術后骨折愈合程度、評估和預測術后恢復情況有一定的意義。