外周血miR-223、血清胆碱酯酶、C反应蛋白对腰椎骨折内固定术后细菌感染诊断价值

李星野，韩 啸，李 款，刘 璐

北京积水潭医院1.脊柱外科；2.骨科，北京 100035；3.北京协和医院 骨科，北京 100730；4.北部战区总医院 卫勤部，辽宁 沈阳 110016

腰椎骨折是临床最常见的骨折类型之一，目前多采取脊柱后路钉棒系统内固定手术对伤椎进行复位矫形，具有良好的临床治疗效果[1-2]。腰椎解剖部位较深，手术操作复杂，其术后感染的发生率高于颈椎、胸椎，而内固定的应用进一步增加了术后感染的发生风险。腰椎骨折内固定术后感染，尤其是手术部位深部切口感染，是导致腰椎手术失败及内固定术后翻修的重要原因[3]。C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)是用于预测感染性并发症的重要指标。但腰椎解剖位置特殊，单独使用CRP预测腰椎内固定术后感染的结果尚未统一[4-5]。有研究报道，微小核糖核酸(microRNA，miRNA)与感染性疾病密切相关，miR-223在肺炎患儿外周血中异常升高，且与疾病的严重程度密切相关[6]。胆碱酯酶(cholinesterase，ChE)主要是由肝合成的催化酰基胆碱水解的酶类。有研究报道，ChE在缺氧及全身炎症反应时明显下降[7-8]。目前，外周血miR-223、ChE及CRP与腰椎骨折内固定术后关系的相关研究少见报道。本研究旨在探讨miR-223、ChE和CRP对腰椎骨折内固定术后感染的预测价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取自2019年10月至2020年10月北京积水潭医院收治的35例腰椎内固定术后感染患者为研究对象，并将其纳入B组。选取同期行腰椎骨折内固定术后未发生感染的35例患者纳入A组。纳入标准：诊断为腰椎骨折，行腰椎内固定术治疗；年龄18～75岁；B组患者经术后影像学检查、实验室检查或病原菌培养确诊为术后感染[9]。排除标准：合并心、肝、肾等功能障碍；各类炎性疾病；自身免疫性疾病；入组前已接受抗感染治疗；无法配合完成研究。A组中，男性14例，女性21例；年龄24～73岁，平均年龄(53.82±8.43)岁；平均体质量指数(23.31±2.76)kg/m2；合并高血压7例，糖尿病2例；平均手术时间(68.74±11.36)min。B组中，男性16例，女性19例；年龄22～75岁，平均年龄(54.50±9.57)岁；平均体质量指数(23.65±2.42)kg/m2；合并高血压8例，糖尿病3例；平均手术时间(70.92±14.50)min。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会审批通过。所有患者均签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 实验室检测 术后3 d采集患者外周静脉血5 ml，离心后分离血清，一部分用于检测CRP含量和ChE活性，一部分用于检测miR-223水平。使用Beckman Coulter IMMAGE分析仪，采用散射比浊法检测血清CRP含量；使用雅培C16000全自动生化分析仪及专用试剂，采用速率法检测血清ChE活性。

1.2.2 外周血miR-223水平检测 按照血液总miRNA快速提取试剂盒(BioTeke)操作说明从血清样本中提取总miRNA，以逆转录试剂盒(罗氏)合成cDNA。参照sanger miRbase(http:www.mirbase.org/)数据库中microRNAs序列，进行miR-223及U6引物设计合成。使用U6作为实验内参，采用全自动荧光定量PCR分析仪(罗氏cobas z480)进行实时荧光定量聚合酶链式反应，检测miR-223相对表达水平。反应体系为20 μl∶1.00 μl TaqMan Small RNA Assay(20×)溶液，10.00 μl TaqMan Universal PCR Master Mix Ⅱ(2×)溶液，1.33 μl反转录产物cDNA，10 μmol/L上下游引物各1 μl，7.67 μl DEPC水。扩增条件：95℃、10 min进行1个循环，95℃、15 s与60℃、1 min进行40个循环，重复3次。采用2-ΔΔCt法计算miR-223的相对表达水平。引物序列：U6，正向引物5′-CTCGCTTCGGCAGCACA-3′，反向引物5′-AACGCTTCAGGAATTTGCGT-3′；miR-223，正向引物5′-GGGGGTGTCAGTGTCAAAT-3′，反向引物5′-CAGTGCAGGGTCCGAGGTAT-3′。

2 结果

2.1 B组感染患者病原菌分布情况 B组表浅切口感染22例，深部切口感染10例，其他系统感染3例。共培养分离病原菌42株，其中革兰阳性菌31株(73.81%)，革兰阴性菌11株(26.19%)。病原菌分布见表1。

表1 B组感染患者病原菌分布情况

2.2 两组患者外周血miR-223、ChE、CRP水平比较 两组患者术前外周血miR-223、ChE、CRP水平比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。B组患者术后3 d外周血miR-223、CRP水平均高于A组，ChE水平低于A组，两组比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 两组患者外周血miR-223、ChE、CRP水平比较

2.3 外周血miR-223、ChE、CRP预测术后感染的ROC曲线 miR-223预测术后感染的AUC分别大于ChE和CRP单独预测术后感染的AUC(Z=2.820、1.864，P<0.05)。ChE与CRP单独预测术后感染的AUC比较，差异无统计学意义(Z=0.751，P>0.05)。miR-223、ChE、CRP三者联合预测术后感染的AUC分别大于miR-223、ChE和CRP单独预测术后感染的AUC(Z=2.887、3.779、3.598，P<0.05)。miR-223、ChE、CRP三者联合诊断预测术后感染的特异度、准确度均高于miR-223、ChE、CRP单独诊断(P<0.05)。见表3、图1。

表3 外周血miR-223、ChE、CRP单独及联合检测对术后感染诊断效能比较

图1 外周血miR-223、ChE、CRP预测术后感染的ROC曲线

3 讨论

预防术后感染是外科手术治疗的重要环节。腰椎内固定术后感染会引起多种并发症，降低患者的近、远期疗效，还会增加住院时间及治疗费用[10]。有研究报道，脊柱外科术后手术部位感染的发生率约为0.7%～12.0%[11]。后路腰椎内固定手术出现手术部位感染的概率在初次和翻修手术中分别高达8.5%和12.2%[12]。本研究结果显示，患者以革兰阴性菌感染为主，与既往研究[13]腰椎骨折内固定术后的病原菌分布特征相符合。

本研究中，两组患者术后3 d外周血CRP水平存在差异，提示CRP能在一定程度上反映是否合并感染；ROC曲线结果显示，CRP≥41.73 mg/L预测术后感染的灵敏度、特异度和准确度分别为82.86%、60.00%和71.43%，提示其在特异度和准确度上欠佳。CRP是由肝产生的急性时相反应蛋白，在正常人血清中含量极微，在发生感染、创伤等疾病时迅速升高，病情缓解后逐渐恢复正常，是判断细菌感染的常用指标之一，具有检测方便、快速，临床普及性高等特点[14-15]。手术作为一种应激性创伤，术后患者常伴CRP水平升高，单独依靠CRP诊断术后细菌感染特异性较低，对于早期感染的诊断具有一定的局限性。

循环血中miRNA水平变化与许多疾病关系紧密，有潜力作为疾病早期诊断、评估的生物标志物[16-19]。本研究中，B组患者术后3 d的miR-223水平较A组升高，提示miR-223异常升高可能与腰椎骨折内固定术后感染有关，但其作用机制尚未明确。有研究报道，miR-223通过与叉头框转录因子O亚型1相互作用减少淋巴细胞凋亡，促进细胞增殖，可作为脓毒症的保护因子[20]。但miR-223在腰椎骨折术后水平升高的具体机制仍有待后续研究进一步阐明。

ChE主要由肝产生，其活性降低常反映肝损伤[21]。有研究认为，ChE具有抗炎作用，老年肺部感染患者外周血ChE水平显著下降[22]。另有研究报道，ChE在缺氧及全身炎症反应时下降明显，机体在缺氧、酸中毒及炎症状态时，胆碱能抗炎通路被激活，释放大量乙酰胆碱，反馈性抑制ChE活性[23]。本研究发现，B组患者ChE活性较A组明显降低；ROC曲线分析显示，ChE≤4 360.58 U/L预测术后感染的灵敏度较高，而特异度和准确度欠佳。考虑各单一指标在疾病诊断中的特异度及准确度有限，本研究将miR-223、ChE、CRP联合用于预测有无术后感染，结果显示，联合检测具有较好的灵敏度，特异度和准确度较单一指标明显提高。

综上所述，腰椎骨折内固定术后感染以革兰阳性菌感染为主，术后3 d感染患者外周血的miR-223和CRP水平异常升高，CHE水平异常降低，联合检测外周血miR-223、ChE、CRP水平能明显提高预测术后感染的特异度和准确度。本研究存在不足，研究样本数量有限，可能影响统计效能；此外，研究未能连续观察术后各指标的动态变化，术后不同时间进行取样检测是否会影响各指标的预测效能仍有待进一步研究。