血清HMGB1和TGF-β1在脊柱骨折脊髓损伤的意义

周 健，周大凯，杨永波，杨 锴

（1.新乡市中心医院骨科，河南 新乡 453000；2.郑州大学附属郑州中心医院骨科，河南 郑州 450007）

骨折是骨科中常见的疾病，骨折的愈合是一个十分复杂的生理过程，不仅需要重建骨折部分的组织结构，还需帮助原有骨骼组织细胞的生物学功能恢复。尤其是在合并脊髓损伤的骨折患者中，异位骨化的发生率明显增加，且骨痂过度生长情况也明显多于未合并脊髓损伤的患者［1-2］。较多研究认为，脊髓损伤后早期血清中所释放的某些细胞因子发挥着重要作用［3-4］。高迁移率族蛋白1（high mobility group protein 1,HMGB1）是一种强大的致炎因子，可启动一系列炎症相关通路，加重组织炎症反应，而炎症反应是脊髓损伤中的一个重要环节［5］。转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1,TGF-β1）是 TGF 家族的重要成员，对诸多体细胞的生长、分化均具有调节作用，亦有研究指出，其在骨折愈合中也有参与作用［6］。但目前针对血清HMGB1和TGF-β1在骨折伴脊髓损伤患者的表达情况仍较少。因此，本研究通过纳入脊柱骨折合并脊髓损伤、未合并脊髓损伤以及健康者作为研究对象，检测三组血清中HMGB1和TGF-β1的表达，旨在探讨其在疾病中的参与机制，为临床治疗提供新思路和理论依据。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）复合损伤组经CT或MRI检查显示脊柱骨折且伴有椎管内压迫表现，脊髓信号改变，美国脊柱协会（American Spine Association,ASIA）评分［7］分级为A～D级；（2）单纯骨折组经CT或MRI检查显示脊柱骨折，脊髓信号无改变，ASIA评分分级为E级；（3）健康人组无损伤史，影像检查正常；（4）年龄18～60岁。

排除标准：（1）合并骨代谢疾病，例如骨质疏松、肾性骨病、遗传学骨病等；（2）合并其余部位骨折或创伤；（3）绝经后妇女；（4）有类固醇激素、甲状腺激素服用史；（5）合并甲状旁腺或甲状腺功能障碍、糖尿病等；（6）合并其余脏器严重障碍；（7）妊娠期哺乳期妇女。

1.2 一般资料

2017年1月～2019年6月，本院收治的60例脊柱骨折脊髓损伤患者为复合损伤组，60例单纯脊柱骨折患者为单纯骨折组，并纳入同期于门诊接受体检的健康者50例作为健康对照组。三组基线资料见表1，三组一般资料的差异均无统计学意义（P＞0.05）。本研究获医院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

表1 三组患者一般资料与比较

1.3 评价指标

采用美国脊柱损伤协会（American Spinal Injury Association,ASIA）神经功能评级标准评价复合损伤组患者脊髓功能。

收集复合损伤组、单纯骨折组患者受伤后第1、3、7、14 d以及健康对照组体检时的晨起空腹静脉血5 ml，酶联免疫吸附法试剂盒购于联科生物科技有限公司，血液样本上离心机，使用3 000 r/min的转速，5 min离心，离心后提取上层清液储存于冷冻箱待检，严格按照试剂盒操作方式，根据最终各孔的光密度（OD），并进行标准曲线绘制，得出血清HMGB1和TGF-β1浓度表达。

1.4 统计学方法

2 结 果

2.1 三组血清HMGB1和TGF-β1比较

三组血清HMGB1和TGF-β1检测结果见表1。伤后1 d时，复合损伤组和单纯骨折组血清HMGB1和TGF-β1均明显高于健康对照组（P＜0.05），伤后1、3、7 d时，复合损伤组和单纯骨折组血清HMGB1和TGF-β1均呈上升趋势，14 d时降低，不同时间点间差异有统计学意义（P＜0.05）。复合损伤组在伤后1、3、7、14 d时，血清HMGB1和TGF-β 1均明显高于单纯骨折组（P＜0.05）。

2.2 复合损伤组不同ASIA评级血清HMGB1和TGF-β1比较

复合损伤组不同ASIA分级血清HMGB1和TGF-β1检测结果见表3。复合损伤组60例患者中，ASIA分级A级11例，B级17例，C级25例，D级7例。随着ASIA分级脊髓损伤的加重，血清HMGB1和TGF-β1水平显著升高（P＜0.05）。

2.3 血清HMGB1和TGF-β1的相关性分析

经Pearson相关性分析显示，血清HMGB1和TGF-β1之间呈正相关（r=0.693，P＜0.05），具体见图1。

表2 三组伤后不同时间点血清HMGB1和TGF-β1检测结果（ng/ml，±s）与比较

表2 三组伤后不同时间点血清HMGB1和TGF-β1检测结果（ng/ml，±s）与比较

注：和复合损伤组比较，*P＜0.05；和单纯骨折组比较，#P＜0.05

指标H M G B 1健康对照组（n=5 0）6.0 4±1.2 3时间点伤后1 d伤后3 d伤后7 d伤后1 4 d P值伤后1 d伤后3 d伤后7 d伤后1 4 d P值复合损伤组（n=6 0）1 2.7 1±2.0 6 1 7.9 0±2.4 1 2 0.1 4±1.7 3 1 1.2 0±1.4 6＜0.0 0 1 1 0.4 7±2.1 0 3 9.5 7±4.2 6 5 8.2 9±3.5 0 3 6.0 6±2.7 4＜0.0 0 1单纯骨折组（n=6 0）1 0.3 5±1.6 0*1 3.1 7±1.9 4*1 5.4 7±1.4 2*8.4 0±1.2 8*＜0.0 0 1 7.2 8±1.6 3 3 1.1 7±2.8 7 4 3.3 1±3.2 0 2 6.3 3±2.1 2＜0.0 0 1 P值＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1 T G F-β 1 5.3 6±0.6 6＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1

表3 复合损伤组不同ASIA分级血清HMGB1和TGF-β1检测结果（ng/ml，±s）与比较

表3 复合损伤组不同ASIA分级血清HMGB1和TGF-β1检测结果（ng/ml，±s）与比较

注：和A级比较，*P＜0.05；和B级比较，#P＜0.05；和C级比较，△P＜0.05

指标H M G B 1 T G F-β 1时间点伤后1 d伤后3 d伤后7 d伤后1 4 d P值伤后1 d伤后3 d伤后7 d伤后1 4 d P值A级（n=1 1）1 5.2 5±2.4 0 2 6.8 5±2.7 5 2 8.1 7±±2.4 0 1 5.0 5±1.7 4＜0.0 0 1 1 4.5 8±2.1 9 5 6.4 0±4.7 1 7 4.4 0±6.4 0 4 8.1 7±4.5 2＜0.0 0 1 B级（n=1 7）1 3.5 8±1.9 5*1 8.2 4±2.1 9*2 1.0 8±2.0 2*1 2.8 9±1.4 0*＜0.0 0 1 1 2.3 6±1.8 5*4 5.2 8±3.4 0*6 5.8 8±5.9 1*3 7.2 5±3.4 0*＜0.0 0 1 C级（n=2 5）1 1.7 4±1.6 2#1 5.4 9±2.0 6*#1 7.1 1±1.7 9*#9.5 2±1.2 8*#△＜0.0 0 1 8.2 7±1.1 3*#3 3.1 7±3.0 9*#5 2.1 7±4.5 0*#3 3.4 3±2.9 1*#＜0.0 0 1 D级（n=7）1 0.0 7±1.4 9*#△1 1.6 2±1.5 2*#△1 6.0 6±1.4 3*#△7.1 9±1.0 4*#△＜0.0 0 1 7.2 8±1.0 4*#△2 2.1 1±2.0 7*#△3 6.3 4±3.1 0*#△2 3.5 3±1.0 3*#△＜0.0 0 1 P值＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1＜0.0 0 1

图1 血清HMGB1和TGF-β1的相关性散点图

3 讨论

脊柱骨折约占全身骨折的5%～6%，而其中有20%～40%的患者合并脊髓损伤［8］。若脊柱骨折患者伴有脊髓损伤，则极易对损伤截面以下的机体造成不可逆的伤害，影响机体正常功能的恢复，因此，积极了解脊柱骨折伴脊髓损伤患者的生物学调节状态十分重要［9-10］。

有报道显示，在脊髓损伤后机体可释放大量炎症因子，加重脊髓组织损伤的程度，也是脊髓损伤患者病理生理过程中的重要环节［11］。HMGB1是一组和染色质相互结合的组蛋白，在细胞遭受到外界信号刺激、坏死时，其可从细胞核内转移至胞质中，并在细胞外液中大量释放，启动一系列炎症相关的信号通路［12］。赵林等［13］研究也显示，通过降低 HMGB1 的表达，有助于改善脊髓损伤后炎症反应，对脊髓组织具有保护作用。本研究结果显示，在脊柱骨折患者血清中HMGB1的表达明显比健康人群更高，且合并脊髓损伤的患者更高，且ASIA分级越高，HMGB1的表达也明显更高，在具体的变化过程中，伤后1、3、7 d呈不断上升趋势，14 d时开始有降低表现，通过分析是由于在脊髓损伤后，淋巴细胞和和中性粒细胞可通过遭受到破坏的血脊髓屏障浸润至脊髓组织，致使炎性细胞因子出现大量的释放，刺激了HMGB1的表达。

TGF家族在骨折修复过程中的作用近年来也备受学者重视，TGF-β1是TGF家族的代表因子。Yu Z等［14］实验显示，在多核巨细胞、单核巨噬细胞、间质细胞等刺激下，均可诱导TGF-β1大量表达，并在骨折断端、外周血液中维持一定的高浓度。有研究指出，在骨折后的第3 d，骨膜增殖细胞、骨端骨细胞生成TGF-β1的能力可呈现出高表达［15］。本研究结果显示，血清TGF-β1的变化趋势和HMGB1较为相似，通过分析是由于TGF-β1对纤维细胞、成骨细胞的生长具有促进作用，在骨折的修复过程中，TGF-β 1可协调多类细胞因子，促进血肿形成，令肉芽组织修复期得到缩短。张华等［16］研究中也认为，脊髓损伤患者促进了血清TGF-β1的表达，且TGF-β1在一定程度上对骨折的愈合具有促进作用。

本研究还显示，血清HMGB1和TGF-β1之间呈正相关，通过分析是由于TGF-β1对较多炎症细胞具有趋化作用，随着血清HMGB1的大量释放，机体也会随之释放更多的TGF-β1起到相互协调的作用，也显示出在脊柱骨折合并脊髓损伤患者的修复过程中，涉及到多个因子的相互调节。但本研究也存在着部分不足，例如仅观察了患者伤后14 d血清HMGB1和TGF-β1的表达，而骨折的恢复又是一个十分漫长的过程，针对更远期的变化情况方面，仍需进行更持续研究。

综上所述，血清HMGB1和TGF-β1在脊柱骨折伴脊髓损伤患者中明显比不伴有脊髓损伤的患者更高，随着脊髓损伤程度的不断加重，表达也逐渐升高，且血清HMGB1和TGF-β1之间呈明显正相关，两者具有相互协调作用。