血清HMGB1 Cav-1水平与股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的关系

赵兴东, 林 牧, 张艳金, 邬夏荣, 卢懿明

(1.贵州航天医院骨科, 贵州 遵义 563000 2.贵州航天医院中心实验室, 贵州 遵义 563000)

股骨骨折是骨科骨折常见类型,年轻人多因车辆碰撞、剧烈运动等高能量暴力损伤所导致,老年人多因碰撞、跌倒等低能量损伤所导致,近年来随着交通工具数量的增加和人均寿命的延长,股骨骨折发生率有升高趋势[1]。股骨骨折髓内钉固定术是治疗股骨骨折的主要方式,能有效避免松动和断裂情况,具有可靠、简便、快捷等优势[2]。但部分患者术后易发生延迟愈合,严重影响患者术后生存质量[3]。研究表明,成骨细胞和破骨细胞增殖、分化在骨折愈合中发挥重要作用[4]。高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)是一种染色体结合蛋白,在细胞存活、基因转录、DNA构建和复制等方面发挥重要作用[5]。实验表明,上调HMGB1能促进成骨细胞和破骨细胞增殖、分化[6]。陷窝蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)是一种支架蛋白,在细胞内吞、肿瘤生成、细胞增殖、细胞信号传导等过程中发挥重要作用[7]。实验表明,敲除Cav-1能抑制成骨细胞和破骨细胞增殖、分化[8]。本研究旨在分析血清HMGB1、Cav-1水平与股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的关系,以期为股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合提供参考。

1 资料与方法

1.1一般资料:选取2018年1月至2022年7月我院收治的70例股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合患者为延迟愈合组,1∶1配比选取70例股骨骨折髓内钉固定术后正常愈合组患者为正常愈合组。纳入标准:①经X线片/CT检查确认为股骨骨折;②接受髓内钉固定术治疗;③骨折延迟愈合符合《国际骨质疏松症基金会共识报告:骨折愈合》[9]诊断标准:术后4个月X线片显示无或极少骨痂生成,断端骨质可见硬化、间隙。排除标准:①年龄<18岁;②临床资料或随访资料不完整;③既往股骨手术史或外伤史;④合并骨关节炎、骨结核等其他骨疾病;⑤合并造血系统、免疫系统、心肝肾等重要脏器功能损害和恶性肿瘤。本研究患者及家属均知情并签署同意书,并经医院伦理委员会批准。

1.2方 法

1.2.1资料收集:收集患者性别、年龄、体质指数、吸烟、基础疾病、骨折原因、骨折部位、复位方式、手术时间和术中出血量。

1.2.2血清HMGB1、Cav-1水平检测:收集患者术前1d空腹静脉血3mL,离心后取上层血清采用ELISA(天津本生健康科技有限公司,编号:A-1946、A-1086)检测HMGB1、Cav-1水平。

2 结 果

2.1股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的单因素分析:延迟愈合组年龄大于正常愈合组,HMGB1、Cav-1水平低于正常愈合组(P<0.05)。见表1。

表1 股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的单因素分析

2.2股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的多因素Logistic回归分析:以年龄、HMGB1、Cav-1,骨折延迟愈合(是为“1”;否为“0”)为因变量,多因素Logistic回归分析显示,年龄增加为股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的独立危险因素,HMGB1、Cav-1升高为独立保护因素(P<0.05)。见表2。

表2 股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的多因素Logistic回归分析

2.3血清HMGB1、Cav-1水平对股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的预测价值:ROC曲线分析显示,血清HMGB1、Cav-1水平联合预测股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的曲线下面积(area under the curve,AUC)大于HMGB1、Cav-1单独预测(Z=2.352、2.621,P=0.019、0.009)。见表3、图1。

图1 血清HMGB1、Cav-1水平预测股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的ROC曲线

表3 血清HMGB1 Cav-1水平对股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的预测价值

3 讨 论

股骨是全身最长且强壮的长骨,股骨骨折通常表现为高能量损伤或骨质疏松性骨折,股骨作为支撑身体上半部分的重要骨骼,股骨骨折可导致患者活动受限,影响生活能力,并增加压疮、肺炎等并发症风险。稳定的内固定和良好的解剖复位能促进股骨骨折愈合,并降低股骨头坏死风险,髓内钉固定术虽然对股骨骨折的疗效令人满意,但仍有部分患者可能因骨折后骨痂形成过程减缓,导致骨折延迟愈合甚至不愈合,增加各种并发症和致残、致死风险。因此早期预测股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合具有重要意义。

骨折愈合实质是骨折断端发生的骨重建塑形过程,骨骼是高度动态变化的器官,由成骨细胞主导的骨形成和成骨细胞、破骨细胞共同主导的骨吸收能通过调控成骨与骨清除作用,促进新骨组织增殖形成和骨痂破坏清除,完成骨组织的再生修复[4]。HMGB1是一种核蛋白,几乎存在所有的真核细胞核中,胞外HMGB1能结合多条信号通路参与多种病理生理过程[5]。既往研究主要报道HMGB1与炎症反应的关系,近年研究发现HMGB1还能通过上调核因子-κB配体受体激活剂(receptor activator for nuclear factor-κB ligand,RANKL)和Toll样受体4加速骨吸收,而敲除HMGB1会减少成骨细胞和破骨细胞侵入软骨,抑制软骨内成骨,抑制骨生长[10]。Ranzato等[11]研究还报道,HMGB1可以通过细胞外调节蛋白激酶(extracellular signal- regulated kinase,ERK)1/2激活诱导细胞增殖和迁移,进而促进划痕伤口愈合,推测HMGB1可能是伤口愈合的潜在治疗靶点。基于上述研究报道,笔者推测HMGB1可能与骨折愈合有关。本研究结果显示,延迟愈合组血清HMGB1水平降低,血清HMGB1水平升高是股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的独立保护因素,说明血清HMGB1水平降低与骨折术后延迟愈合密切相关,其机制可能与HMGB1能调控RANKL/骨保护素(osteoprotegerin,OPG)信号通路有关。RANKL/OPG信号通路是调控成骨细胞和破骨细胞增殖、分化的重要信号通路,HMGB1能激活ERK和RANKL/OPG信号通路促进骨折愈合[10]。

脂筏是细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂的结构域,作为调节各种细胞功能的信号分子膜平台,其完整性对骨吸收至关重要。Cav-1是细胞膜内陷结构上的主要分泌蛋白,以寡聚体复合物的形式聚集于脂筏的结构域内,参与调节间充质干细胞、神经干细胞、造血干细胞、胚胎干细胞等细胞增殖和分化,在干细胞治疗和再生医学中发挥重要作用[12]。Lee等[8]研究发现,Cav-1能被RANKL(破骨细胞分化因子)诱导显著上调,敲低Cav-1可导致RANKL诱导的破骨细胞形成和骨吸收减少。Zou等[13]研究报道,上调Cav-1能促进RANKL诱导的破骨细胞分化和骨吸收。这些研究提示Cav-1与骨骼疾病发展有关。同时有实验发现,将Cav-1作为缓释材料能通过促进过渡区形成,促进兔骨-肌腱连接处的愈合[14]。本研究结果显示,延迟愈合组血清Cav-1水平降低,血清Cav-1水平升高是股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的独立保护因素,说明血清Cav-1水平降低与骨折术后延迟愈合密切相关,考虑其机制与Cav-1能调控RANKL信号通路有关。研究表明,Cav-1是RANKL的诱导基因,能通过激活RANKL信号通路促进破骨细胞分化和骨吸收,进而促进骨形成[8,13]。实验也显示,低强度脉冲超声促进骨折愈合的作用与上调Cav-1表达有关[15]。

本研究结果还显示,年龄增加也会影响骨折术后愈合,分析原因是年龄越大的患者新陈代谢越慢,骨折部位营养物质补充和废物代谢缓慢,导致骨折愈合延迟。最后笔者通过绘制ROC曲线发现,血清HMGB1、Cav-1水平预测股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的AUC分别为0.798、0.796,2项联合预测股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合的AUC显著增加至0.872,说明血清HMGB1、Cav-1水平可能成为术后延迟愈合的辅助预测指标,且2者联合能提升预测价值。

综上所述,股骨骨折髓内钉固定术后延迟愈合患者血清HMGB1、Cav-1水平降低,是术后延迟愈合的独立影响因素,可能成为术后延迟愈合的辅助预测指标。但本研究结果仍需进一步研究证实。