腰椎脊柱爆裂性骨折伴急性脊髓损伤患者血清NFL、HSP70、NSE表达与神经功能的关系

张 敏,史晓娟,常 杰,冯琳琳,张 欢,张永峰

空军军医大学第一附属医院骨科,西安 710032

脊柱爆裂性骨折是最严重的骨折类型之一，病因主要为高处坠落伤、道路交通伤等，临床表现为局部疼痛、躯干活动限制等，其不仅可导致机体不适，而且还会损伤神经功能，严重影响患者预后[1-2]。急性脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是脊柱爆裂性骨折常见的并发症，通常表现为感觉、运动和自主神经等出现不同程度功能障碍，严重影响临床治疗效果，降低患者生活质量，因而寻找有效因子预测患者神经功能恢复情况具有重要的临床价值[3]。神经丝轻链(neurofilament light,NFL)是组成神经细胞轴突中间丝的蛋白质，可防止神经纤维弹性断裂而阻滞神经信号传导。当神经细胞受损后，其释放进入血液，可通过其血清浓度变化反映机体神经功能[4]。热休克蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)是结构保守型多肽，可辅助多肽键折叠或伸展，恢复正常细胞结构和功能，在协同免疫、介导细胞凋亡等方面发挥重要作用[5]。Petrovi等[6]动物实验研究证实，HSP70可参与脊髓损伤过程，拮抗细胞毒性，减少氧自由基形成，减轻脊髓继发性损伤。神经元特异性稀醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)特定性存在于中枢神经元内，且其在脊髓损伤患者体内呈现异常表达状态[7]，三者均与神经功能相关，但具体应用于脊柱爆裂性骨折合并SCI的预后研究相对较少。本文前瞻性选取2018年1月—2020年4月收治的113例腰椎脊柱爆裂性骨折患者，探讨脊柱爆裂性骨折伴SCI患者血清NFL、HSP70、NSE表达与神经功能的关系，旨在为临床救治提供依据。

资料与方法

1 一般资料

纳入标准：(1)年龄18～66岁；(2)经CT或MRI等影像学确诊为脊柱爆裂性骨折，符合疾病诊断标准，且均合并SCI[8]；(3)首次出现骨折，伤后12h内入院治疗。排除标准：(1)合并自身免疫系统疾病或凝血功能障碍；(2)合并结核或脊椎恶性肿瘤等病理性SCI；(3)肝、肾等重要脏器衰竭；(4)代谢性疾病或颅脑损伤；(5)既往存在SCI疾病史。

本组113例患者，男性51例，女性62例；年龄45～66岁，平均55.7岁；道路交通伤94例，高处坠落伤19例；骨折节段：L139例，L235例，L328例，L411例；糖尿病7例，冠心病4例，高血压病7例；饮酒史23例，吸烟史17例。所有患者由同一团队进行，均行后路长节段椎弓根螺钉固定手术，均获得成功。根据美国脊髓损伤协会(ASIA)神经功能分级法[8]，分为完全SCI组(A级,34例)和不完全SCI组(B+C+D级,79例)。同时纳入同期在笔者医院行身体检查的60例健康志愿者为对照组。本研究经笔者医院医学伦理委员会审核并批准(XJH171203Y)，患者及家属知情并签署同意书。

2 方法

于患者入院次日清晨采集空腹肘静脉血约4mL，采用德国IKA的G-L型号离心机，参数：3 000r/min，温度4℃，离心半径10cm，时间10min，取上清液为目标产物，保存条件为-70℃。待样品采集完毕后，应用美国BIOTEK公司800TS型号全自动酶标仪酶联免疫吸附法测量血清NFL、HSP70和NSE水平。本研究使用的试剂盒来自无锡云萃生物科技有限公司。

3 观察指标

比较三组受试者(受伤患者治疗前)血清NFL、HSP70和NSE水平。根据患者神经功能恢复情况，即ASIA神经功能分级法，将受伤患者分成预后良好组(n=72)和预后不良组(n=41)。研究人员自行设计问卷采集两组患者的基本资料，包括年龄、性别、民族、基础疾病、体质量指数(BMI)、吸烟史、饮酒史、致伤原因和家庭年收入等。由专人对问卷和量表进行讲解，并指导患者填写，但不得有倾向性语言干扰研究对象或其家属独立填写问卷和量表，在调查结束后复检10%患者，以验证结果的可靠性和真实性。

4 统计学分析

结 果

1 三组血清NFL、HSP70和NSE比较

完全SCI组、不完全SCI组和对照组受试者血清NFL、HSP70和NSE差异有统计学意义(P<0.05)；完全SCI组患者血清NFL、HSP70和NSE水平明显高于不完全SCI组和对照组，不完全SCI组患者血清NFL、HSP70和NSE明显高于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 三组受试者血清NFL、HSP70和NSE比较

2 神经功能单因素分析

患者均随访6个月，预后良好组和预后不良组在性别、年龄、民族、冠心病、糖尿病、高血压、饮酒史、吸烟史、BMI、致病原因及家庭年收入等差异无统计学意义(P>0.05)；预后不良组血清NFL、HSP70和NSE水平明显高于预后良好组(P<0.05)。见表2。

表2 两组神经功能单因素分析比较

组别BMI(kg/m2)(<18.5/18.5～25.0)致伤原因(高处坠落伤/道路交通伤)家庭年收入(万元)(<5/5～10/>10)预后不良组(n=41)20/2110/314/25/12预后良好组(n=72)31/419/634/36/32χ2值0.3462.6413.428P值0.5560.1040.180

组别血清NFL(pg/mL)血清HSP70(ng/mL)血清NSE(ng/mL)预后不良组(n=41)59.2±7.020.3±3.121.0±4.1预后良好组(n=72)18.3±4.015.3±3.312.8±3.0t值34.4167.93711.385P值<0.001<0.001<0.001

3 Logistic回归分析

以单因素中有统计意义的3项指标为自变量，以预后是否良好为因变量，行非条件Logistic回归分析。Logistic结果表明血清NFL(OR=2.776,95%CI:2.238～3.444)、HSP70 (OR=2.998,95%CI:1.513～5.942)和NSE (OR=1.879,95%CI:1.219～2.898)等指标是爆裂性骨折合并SCI患者预后不良的独立影响因素(P<0.05)，预测方程为Logit(P)=-0.671+1.021×NFL+1.098×HSP70+0.631×NSE。见表3。

表3 Logistic回归分析结果

4 血清NFL、HSP70和NSE单独诊断及回归分析预测价值

根据ROC曲线可得，血清NFL诊断的临界值为40.39pg/mL，其对应的敏感度为73.17%，特异度为73.61%，ROC曲线下面积(AUC)为0.801(95%CI:0.750～0.852)；血清HSP70诊断的临界值为17.33ng/mL，其对应的敏感度为70.73%，特异度为69.44%，AUC为0.760(95%CI:0.707～0.812)；血清NSE诊断的临界值为16.03ng/mL，其对应的敏感度为58.54%，特异度为58.33%，AUC为0.631(95%CI:0.564～0.698)。将回归预测方程作为新变量P，在最佳临界切点时，回归分析的敏感度为80.49%，特异度为79.17%，AUC为0.869(95%CI:0.831～0.907)，有一定的预测价值。见图1。

NFL：神经丝轻链；HSP70：热休克蛋白70；NSE：神经元特异性稀醇化酶

讨 论

脊柱爆裂性骨折的治疗须从两方面着手，一方面复位骨折端，另一方面解除脊髓压迫。SCI是常见的中枢系统疾病，具有病死率高、致残率高及预后差等特征，且损伤节段部分可出现泌尿、消化系统功能障碍，严重干扰患者正常生活，增加家庭经济和精神负担[9-11]。现阶段SCI仅能通过临床表现、既往病史及影像学判断，并根据ASIA分级法评估患者病情严重程度，而神经损伤类疾病的病情进展极为迅速，常规方式无法实时判断病情变化[12]。研究发现[13]，血清指标具有取样简单、创伤小及检测便捷等优势，已成为临床筛查、诊断疾病的主要工具，但目前临床关于SCI预后预测指标尚无定论。

本研究三组受试者血清NFL、HSP70和NSE比较差异有统计学意义(P<0.05)，完全SCI组患者血清NFL、HSP70和NSE水平明显高于不完全SCI组和对照组，不完全SCI组患者血清NFL、HSP70和NSE明显高于对照组(P<0.05)，提示血清NFL、HSP70和NSE参与SCI的发生、发展；进一步比较上述诸因子对神经功能关系，预后不良组血清NFL、HSP70和NSE表达明显高于预后良好组(P<0.05)，且Logistic结果表明血清NFL、血清HSP70和血清NSE等指标是爆裂性骨折合并SCI患者预后不良的独立影响因素(P<0.05)。分析认为，NFL大量存在于轴突蛋白质中，可促进轴突生长和细胞传导，其异常表达通常是神经系统功能障碍的发生。国外学者研究表明[14]，NFL与神经元损伤程度相关，且李全春[15]证实，当机体神经元损伤后，患者血液内NFL急剧增加，增加患者死亡风险，即NFL可应用于预测SCI预后。HSP70参与脊髓损伤的病理过程，可降低一氧化氮介导的细胞毒性，减少氧自由基生成，同时还可以修复机体抗氧化功能，降低过剩氧自由基对神经元的继发损伤[16]。药理实验证实[17]，NSE在小鼠脊髓损伤中异常表达，而miR-31基因可促进神经干细胞再生，修复脊髓损伤内环境。根据本研究ROC曲线得知，该联合诊断模型有望应用于预测患者预后神经功能恢复情况。本研究对象仅限于来笔者医院就诊患者，研究案例数较少，且在深度或广度上存在地理位置、人文环境和人种等因素差异，同时本文仅检测患者入院24h内血清指标，入院后不同时间段的血清指标尚未分析，仍需扩大研究对象样本，并检测不同时间段血清指标，以验证血清指标对预后预测价值。

综上所述，血清NFL、HSP70和NSE在脊柱爆裂性骨折合并SCI患者异常表达，且上述诸血清因子是患者预后不良的独立危险因素，血清NFL、HSP70和NSE单独和联合检测可应用于预测患者神经功能，值得临床进一步研究并推广。