骨折内固定术后感染对Smad 通路蛋白的影响及与预后的关系

董瑛 袁小娟 高卉 朱珏 陈昊 张有涛 陆丽君 程敏

江苏省苏州大学附属第一医院1骨科，2检验科（江苏苏州215000）；3无锡市第九医院手外科实验室（江苏无锡214000）

如今，随着交通和安全等事故的频发使骨折的患病率逐年攀升，而复位、固定、功能锻炼是现阶段临床治疗骨折应遵循的主要原则［1］。随着医学技术的深入发展，骨折内固定术逐步成为临床应用较为广泛的一种治疗方式，尽管该疗法的显著特点为创伤小、愈合快等，但其治疗期间需植入内固定物，进而造成患者术后切开部位易感染，一旦发生术后感染，则可致患者出现血肿、组织坏死等症状，严重者可致全身感染而对其生命安全构成威胁。据临床统计学报道［2］，骨折内固定术后感染的发生率为5% ～20%，且近年来随着内固定器械的广泛开展，导致其术后感染风险明显提高。现阶段，临床多是有关骨折内固定术后感染因素的研究，而关于Smad 通路蛋白在其发生发展中的作用及意义国内尚无报道。国外研究发现［3］，Smad 通路是机体细胞中最为常见的一种通路，该通路不仅在多种消化系统中发现，而且可参与感染的发生、发展。本研究旨在探讨骨折内固定术后感染对Smad 通路蛋白的影响及与预后的关系，以期为临床诊治提供相关参考。现将研究结果报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象搜集2016年12月至2018年2月于我院行骨折内固定术且术后感染的101 例患者为考察对象，并定义为感染组。所有入组患者均经病理诊断确诊，并符合《医院感染诊断标准》［4］中相关诊断标准。纳入标准：（1）符合上述制定诊断标准者；（2）意识清晰，可交流者；（3）年龄在35～65 岁之间，并能够配合研究者；（4）行骨折内固定术治疗，且采用预防性抗生素者；（5）未出现严重内科疾病者；（6）无其它部位恶性肿瘤疾病者；（7）临床资料完整者。排除标准：（1）术前伴有心、肺、肾等严重器质性疾病者；（2）伴有严重感染性疾病者；（3）中途退出研究者；（4）难以耐受手术，且无法沟通者；（5）依从性较差者；（6）伴有免疫缺陷者。本研究由我院医学伦理委员会审批且批准，且参与者本人及家属均知情同意。感染组男51 例，女50 例；年龄35 ～64 岁，平均（51.02±2.33）岁；平均体质量指数（BMI）（26.20 ± 2.18）kg/m2；基础疾病：糖尿病10 例，高血压22 例，冠心病9 例。选取同一时期于我院进行骨折内固定术治疗但术后未感染的110 例患者为对照组，其中男56 例，女54 例；年龄37 ～65 岁，平均（52.04 ± 2.35）岁；平均BMI（26.17 ± 2.20）kg/m2；基础疾病：糖尿病13 例，高血压25 例，冠心病12 例。经统计学的有效分析，两组患者主要临床基线资料结果差异无统计学意义（P ＞0.05），组间可继续进行该研究的比较分析。

1.2 标本采集、细菌培养方法回顾性分析101例行骨折内固定术后感染患者的临床资料，并严格遵照无菌操作原则搜集患者伤口周围分泌物，将采集的标本严格依据《全国临床检验操作规程》进行细菌分离与培养，同时进行菌种鉴定，使用仪器为VETIK-32 全自动微生物分析仪，购自法国生物梅里埃公司，所有操作应严格遵循使用说明书。

1.3 观察指标采集两组患者晨起肘部空腹静脉血5 mL，并将血液标本置于离心机上经3 500 r/min离心分离5 min 后分离血清，将其保存于-20 ℃环境中用于检测。（1）采用酶联免疫吸附法测定并比较两组患者Smad 通路蛋白水平，包括Smad1、Smad2 以及Smad3；（2）经流式细胞仪检测并对比两组患者细胞免疫功能，包括CD4+T 淋巴细胞比例、CD8+T 淋巴细胞比例、NK 细胞水平；（3）采用酶联免疫吸附法测定并对比两组患者C 反应蛋白（CRP）、白细胞介素-10（IL-10）、降素钙原（PCT）等炎症因子水平变化，其中试剂盒购自上海凯博生物公司，操作严格遵照使用说明书；（4）统计两组患者预后效果。

1.4 统计学方法使用SPSS 20.0 软件对研究数据进行统计学分析，计量资料以均值±标准差表示，组内手术前后比较采用配对t 检验，两组间比较采用独立t 检验；计数资料以百分比（%）表示，采用χ2检验，以P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 感染组患者病原菌分布情况101 例行骨折内固定术后感染患者病原菌检测结果提示，病原菌共计检测出142 株，其中革兰阳性菌的比例为63.38%（90/142），革兰阴性菌的比例为35.92%（51/142）。见表1。

2.2 两组患者Smad 通路蛋白水平比较感染组患者Smad1/β-actin、Smad2/β-actin、Smad3/β-actin水平均显著高于对照组（P ＜0.01）。见表2。

2.3 两组患者免疫功能比较感染组患者CD8+T淋巴细胞、NK 细胞水平显著低于对照组（P ＜0.01），CD4+T 淋巴细胞水平显著高于对照组（P ＜0.01）。见表3。

2.4 两组患者炎症因子水平比较感染组患者IL-10 水平显著低于对照组，CRP、PCT 水平显著高于对照组（P ＜0.01）。见表4。

2.5 两组患者预后效果比较101 例行骨折内固定术后感染患者均未出现死亡情况，其中10 例患者（9.90%）进行再次手术，12 例患者（11.88%）后期行保守治疗，7 例患者（6.93%）术后出现肌肉萎缩症状，其余患者预后良好。

表1 感染组患者病原菌分布情况Tab.1 Distribution of pathogenic bacteria in infection group

表2 两组患者Smad 通路蛋白水平比较Tab.2 Comparison of Smad pathway protein level of in 2 groups ±s

表2 两组患者Smad 通路蛋白水平比较Tab.2 Comparison of Smad pathway protein level of in 2 groups ±s

组别感染组对照组t 值P 值例数101 110 Smad1/β-actin 0.70±0.11 0.41±0.09 21.029＜0.001 Smad2/β-actin 0.68±0.10 0.43±0.08 20.128＜0.001 Smad3/β-actin 0.71±0.12 0.45±0.06 20.149＜0.001

表3 两组患者免疫功能比较Tab.3 Patients′immune function comparison in 2 groups ±s，%

表3 两组患者免疫功能比较Tab.3 Patients′immune function comparison in 2 groups ±s，%

组别感染组对照组t 值P 值例数101 110 CD4+T 淋巴细胞51.09±5.28 43.34±6.15 9.780＜0.001 CD8+T 淋巴细胞16.70±6.41 20.12±5.08 4.312＜0.001 NK 细胞3.46±1.73 9.36±3.15 16.656＜0.001

表4 两组患者炎症因子水平比较Tab.4 Comparison of the levels of inflammatory factor level in 2 groups ±s，μg/L

表4 两组患者炎症因子水平比较Tab.4 Comparison of the levels of inflammatory factor level in 2 groups ±s，μg/L

组别感染组对照组t 值P 值例数101 110 CRP 42.14±6.84 8.43±1.19 50.868＜0.001 IL-10 12.55±3.50 31.03±7.04 23.814＜0.001 PCT 5.72±0.35 0.35±0.10 154.236＜0.001

3 讨论

据临床统计学报道［5］，术后感染是行骨折内固定术治疗期间出现的最严重的一种并发症，其中开放性骨折内固定术后感染的比例为1% ～55%，闭合性术后感染率为0.5% ～2%，且病情严重程度与术后感染发生率呈正相关。有学者报道［6］，术后感染不仅能够对手术效果和患者预后效果产生不同程度影响，而且可大大提升患者发生菌血症或脓毒血症的风险，甚者造成患者死亡。病原菌的直接侵袭是导致骨折内固定术术后感染的主要原因，加之患者自身免疫状态不佳、围术期控制不当均会导致术后感染率上升，故明确病原学分布对患者预后效果的提高意义重大。然而临床目前存在抗生素滥用现象，导致多重耐药菌感染的比例逐年升高，严重降低抗生素对疾病的治疗效果，尤其是当患者发生术后感染，可显著提高临床治疗难度。同时，临床发现术后感染多以致病力较强的金黄色葡萄球菌为主，而抗生素的滥用极易诱发机体出现菌群失调现象，即在敏感病菌受到抑制的同时，对人体有利的双歧杆菌等菌群亦遭受抑制，进而显著降低机体免疫功能，甚者导致更重的感染［8］。一项临床研究结果显示［8］，4 125 例行骨折内固定术的患者中发生术后感染的比例为0.95%，且主要致病菌为革兰阳性杆菌，并以金黄色葡萄球菌的占比居多。本研究结果显示，101 例行骨折内固定术后感染患者病原菌检测结果提示，病原菌共计检测出142 株，其中革兰阳性菌的比例为63.38%（90/142），革兰阴性菌的比例为35.92%（51/142），同时还应密切关注并防范其他病原菌诱发的感染，及时依据病原菌检测结果，调整抗菌药物的使用，最大可能降低多重耐药现象的发生。

一项关于Smad 蛋白通路在胃癌患者幽门螺杆菌感染后变化的研究结果显示，Smad4 水平异常高表达，提示其可参与疾病进展［9］。同时，一项动物实验研究结果表明［10］，Smad2、Smad3 能够在泡球蚴感染后的小树肝脏组织中呈现显著高水平表达，且经感染后的相关蛋白能够加快肝脏纤维化，进一步促进病情恶化。然而，目前国内临床尚无有关内固定术后感染对Smad 通路蛋白影响的研究。本研究结果显示，感染组患者Smad1/β-actin、Smad2/β-actin、Smad3/β-actin 水平均显著高于对照组。提示内固定术后感染可对Smad 通路蛋白水平产生不同程度影响。诸多研究报道［11-12］，术后感染，一方面与机体免疫系统密切相关，当机体免疫功能处于正常稳定状态时，相关信号通路能够对T 淋巴细胞有关的免疫功能发挥抑制作用，进而提高调节性T 细胞发挥抑制作用，以减轻因免疫反应而对机体外周组织造成的损伤和炎症反应发生程度，继而更利于维持机体自身免疫耐受和系统的稳定，反之，当免疫功能处于失衡状态时，其可加重术后感染程度；另一方面感染与炎症反应发生程度显著相关，而IL-10、CRP、PCT 是临床应用较为广泛且成熟的炎症因子，其中IL-10 属于抗炎因子，是经单核和T 淋巴细胞分泌释放所得，对抑制炎症反应进展，改善机体局部微循环效果显著；CRP 为急性时相蛋白，可在疾病早期最先呈现异常高表达；PCT 对因细菌感染引发的疾病具有较高的灵敏作用，并在多种疾病的诊断、预后中得到了大范围开展。本研究结果显示，感染组患者CD8+T 淋巴细胞、NK 细胞水平以及IL-10 水平显著低于对照组，CD4+T 淋巴细胞水平以及CRP、PCT 水平显著高于对照组，同时101 例行骨折内固定术后感染患者均未出现死亡情况，其中10 例患者进行再次手术，12 例患者后期行保守治疗，7 例患者术后出现肌肉萎缩症状。说明骨折内固定术后感染患者体内促炎/抗炎因子水平失衡，对病情快速恢复发挥显著的抑制作用，可能与术中、术后控制，机体防御功能下降等多种因素有关。然而本研究研究时间有限，尚未对Smad 通路在骨折内固定术后感染中的确切发病机制做出明确阐述，有待后续更大样本数量的多中心大规模的深入研究。

综上所述，骨折内固定术后感染可进一步影响患者Smad 信号通路表达，并导致机体免疫功能紊乱，而及时发现术后感染原因和发病机制对提高患者预后效果具有重要意义。