关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1对人工肱骨头置换术术后感染的诊断价值及与术后康复的关系

徐兵 汪华清 黄强开 肖强 刘艳 吴飞鹏 虎琼华

人工肱骨头置换术为临床治疗肱骨粉碎性骨折患者的常用方法，相关报道显示，初次关节置换者人工关节感染发生率为1%～2%，翻修手术则达3%～5%［1-2］。术后感染不仅诊断难度大，治疗难度高，很大程度上增加患者痛苦及经济负担［3］。因此，明确术后感染相关因素，或于发病早期检出，采取针对性预防或早期干预治疗措施，对改善患者预后具有重要意义。相关研究指出，发生感染者血液中α 防御素-1（Alph defensin-1，AD-1）及可溶性细胞间黏附分子-1（Soluble intracellular adhesion molecule- 1，sICAM-1）水平显著升高，与感染发生具有密切关系［4-5］。此外，基质细胞衍生因子1（Stromal cell-derived factor-1，SDF-1）属骨髓基质细胞所生成趋化因子，在感染性疾病、免疫炎性反应等多种生理学过程中均有重要促进作用［6-7］。基于此，本研究首次分析关节液中AD-1、SDF-1、sICAM-1 在人工肱骨头置换术术后感染患者变化情况及三者联合检测对人工肱骨头置换术术后感染的诊断价值，旨在为临床诊治术后感染提供参考依据。报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年1月至2019年6月 本院42 例人工肱骨头置换术术后感染患者作为研究组，均为切口感染。另选同期86 例人工肱骨头置换术术后未感染患者作为对照组，两组在年龄、骨折至就诊时间、骨折原因、体重、合并症、性别等方面差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。见表1。本研究经本院伦理委员会审批通过。

1.2 选例标准

研究组纳入标准：①经X 线或CT 确诊为肱骨粉碎性骨折；②新鲜骨折；③首次接受人工肱骨头置换术治疗；④无其他部位骨折；⑤研究组均于术后4 周内发生感染；⑥患者知晓本研究，已签署同意书。研究组排除标准：①伴有严重脏器损伤者；②精神疾病患者；③骨折前3 周内有感染性疾病史者；④恶性肿瘤患者；⑤血液系统疾病、免疫性疾病患者；⑥合并脓毒症、系统性红斑狼疮等疾病者。对照组纳入标准：①经X 线或CT 确诊为肱骨粉碎性骨折；②新鲜骨折；③首次接受人工肱骨头置换术治疗；④无其他部位骨折；⑤术后未发生感染；⑥患者知晓本研究，已签署同意书。对照组排除标准同研究组。

表1 两组一般资料比较［n（%）,（±s）］Table 1 Comparison of two groups of general data［n（%）,（±s）］

表1 两组一般资料比较［n（%）,（±s）］Table 1 Comparison of two groups of general data［n（%）,（±s）］

项目性别（女/男）年龄（岁）体重（kg）骨折至就诊时间（h）手术时间（min）术中出血量（mL）骨折原因（例）交通事故意外摔伤钝器击打其他合并症（例）高血压糖尿病高血脂研究组（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）对照组（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 方法和观察指标

方法：入组后24 h 内采集患肢关节液1 mL，以3 500 r/min 转速离心处理5 min，取上层清液，由专业检测师采用酶标仪（厂家：美国Bio-RAD 公司，型号：Bio-RAD550）、酶联免疫吸附检测试剂盒（厂家：苏州浩欧博生物医药有限公司，规格：96 人份/盒，批号：20150623），以酶联免疫吸附法测定AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平。

观察指标：①两组关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1水平。②分析关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 单独及联合对术后感染的诊断价值。③感染发生后，随访3～5 个月，比较不同关节液水平患者愈合时间、肩关节功能，骨折愈合标准：局部无压痛、纵向叩击痛，无异常活动；X 线片检查显示骨折线已模糊，骨折部位有连续性骨痂；可向前平举1 kg 重物达1 min；连续观察两周骨折处不变形。感染愈合标准：红肿、疼痛、血性或者脓性渗出物等症状完全消失。采用Neer 评分系统［8］评估肩关节功能，总分100 分，总分90 分以上为优，80～89 分为良，70～79 分为可，70 分以下为差。④分析关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 与愈合时间、Neer 评分关联性。

1.4 统计学方法

数据处理采用SPSS 22.0 软件，计量资料以（±s）表示，两两比较采用t检验；计数资料以n（%）表示，行χ2检验，采用Pearson 进行相关性分析，采用ROC 曲线分析诊断价值，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组关节液各指标水平

研究组关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平较对照组高，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平比较（±s）Table 2 Comparison of the levels of AD-1、SDF-1 and sICAM-1 in the two groups（±s）

表2 两组关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平比较（±s）Table 2 Comparison of the levels of AD-1、SDF-1 and sICAM-1 in the two groups（±s）

组别研究组对照组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 关节液各指标对术后感染的诊断价值

关节液SDF-1诊断术后感染的AUC为0.798，大于AD-1及sICAM-1，当截断值＞691.61 μg/L时，诊断敏感度为69.05%，特异度为81.40%。见表3、图1。

表3 ROC 分析结果Table 3 ROC analysis results

图1 各指标诊断术后感染ROC 曲线Figure 1 ROC curve of postoperative infection diagnosed by each index

2.3 联合诊断

关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 联合诊断术后感染的AUC 为0.882，95%CI 为0.813～0.932，截断值诊断敏感度为73.81%，特异度为91.86%，见图2。

2.4 关节液各指标不同表达情况术后感染患者的愈合时间、Neer 评分

关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 高表达的术后感染患者愈合时间长于低表达者，Neer 评分低于低表达者，差异有统计学意义（P＜0.05），见表4。

表4 关节液各指标不同表达情况的术后感染患者愈合时间、Neer 评分比较（±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 关节液各指标不同表达情况的术后感染患者愈合时间、Neer 评分比较（±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）

组别AD-1 SDF-1 sICAM-1高表达者低表达者t 值P 值高表达者低表达者t 值P 值高表达者低表达者t 值P 值例数28 14 30 12 31 11愈合时间（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 评分（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 术后感染患者关节液各指标水平与愈合时间、Neer 评分关联性

关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 与愈合时间呈正相关，与Neer 评分呈负相关（P＜0.05），见表5，图3。

表5 关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 与愈合时间、Neer评分关联性Table 5 Correlation of joint fluid AD-1、SDF-1 and sICAM-1 with fracture healing time and neer score

图3 术后感染患者关节液各指标水平与愈合时间、Neer 评分的相关性Figure 3 Correlation between the levels of all indicators of joint fluid and healing time and Neer score in postoperative infected patients

3 讨论

AD-1 为宿主非特异抗感染免疫的重要组成部分，是一种具有广谱抗菌性的活性小分子肽类，在抵御细菌、病毒、真菌侵袭机体过程中均具有重要作用［9］。洪海峰［10］研究指出，在脓毒症、细菌感染患者血液及各种体液中，AD-1 表达水平均有明显升高。本研究结果中，人工肱骨头置换术发生术后感染者关节液AD-1 显著高于未发生感染者，表明AD-1 与术后感染的发生具有一定关系，当机体发生感染时，细菌等大量侵入感染部位，机体防御机制开启，释放大量AD-1 以抵抗感染，从而引起AD-1 表达水平升高。SDF-1 是一种新型CXC 类趋化蛋白，广泛表达于多种细胞和组织中，同时参与感染性疾病、炎症反应及造血细胞的调控［11］。王宇强等［12］对80 例开放性骨折术后感染患者进行的一项研究发现，SDF-1 参与骨组织的多种生理学过程，在牵引成骨区和骨折区的表达差异明显，参与骨折术后感染的发生发展。本研究发现，人工肱骨头置换术发生术后感染者关节液sICAM-1 水平显著升高。近年来国内外多项研究指出，在sICAM-1水平在感染性疾病患者体内显著升高，感染消除后其水平很快恢复正常，是评估感染病情的敏感性指标［13-15］。本研究发现术后感染患者关节液sICAM-1 水平显著升高，感染发生后，病原微生物释放的毒性代谢物可刺激淋巴细胞、中性粒细胞等大量释放炎性介质及细胞因子，促进上皮细胞sICAM-1 的mRNA 表达增加，引起sICAM-1水平增高［16］。基于上述结论，此次研究进一步采用ROC 曲线分析，发现关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 在术后感染诊断方面具有较高应用价值，联合应用3 种指标能有效提高诊断效能，可为临床诊断人工肱骨头置换术术后感染提供重要依据。

术后感染患者关节液中AD-1、SDF-1、sICAM-1表达增强，反映出关节部位感染程度及炎症反应增加，从而影响术后康复，本研究结果中，关节液AD-1、SDF-1、sICAM-1 水平与愈合时间及Neer 评分存在密切相关性，提示监测上述各指标表达情况有助于临床制定针对性干预措施，以改善患者预后。

综上可知，人工肱骨头置换术术后感染患者关节液中AD-1、SDF-1、sICAM-1 呈异常高表达状态，均为感染的发生密切相关，在感染诊断中应用价值较高，且能作为评估感染患者预后的重要指标。但本研究仍存在一定不足，如未详细探讨愈合后各指标变化趋势及对疾病转归的影响，有待日后进一步分析与探究。