关节置换术后切口感染患者红细胞免疫及炎症水平变化

张成宝 喻德富 余润泽 陈 涛 张 彪 沈 政 于 水 许友军 陈 鹏 王少华 徐仲林

近年来随着材料学及生物力学的快速发展，人工关节基础研究、生产设计的不断进步，以及关节置换术围手术期处理、术中操作技术、术后康复锻炼的不断完善及成熟，人工关节置换术已在临床广泛开展[1]。骨关节炎、股骨头缺血性坏死、创伤性关节炎、股骨颈骨折等患者亦乐意接受人工关节置换术，对术后的效果充满了信心[2]。切口感染是人工关节置换术后常见的并发症，可导致患者住院时间延长、住院费用增加，严重切口感染可演变为假体周围感染、脓毒症等[3]。周玉萍等[4]统计5429例骨科手术患者的临床资料，发现关节置换术后感染率为4.12%。红细胞免疫、炎症介质作为人体免疫系统中重要的组成部分，两者与呼吸道感染、外科手术后感染、消化道感染密切相关。本研究探索人工关节置换术后早期切口感染患者红细胞免疫及炎症介质水平变化，旨在揭示此类疾病的免疫学机制。

1 资料与方法

1.1 纳入及排除标准 ①纳入标准：初次行单侧人工关节置换术者，包括人工股骨头置换者、全髋关节置换者、全膝关节置换者，具有相应的手术指征；术前无急慢性感染性疾病；近半年内未使用糖皮质激素、免疫抑制剂、免疫增强剂等，近半年内未使用促红细胞生成素等影响红细胞代谢的药物。②排除及剔除标准：化脓性关节炎或术前合并活动性感染、合并恶性肿瘤；合并免疫缺陷病或自身免疫病；严重肝肾功能不全、严重凝血障碍；治疗中依从性较差者，临床资料不完全者；围手术期出现死亡等意外或转入重症监护室过渡者。

1.2 临床资料 本研究类型为回顾性分析，收集2016年5月-2019年12月在本医院骨科行人工关节置换患者341例，依据是否发生切口感染将患者分为切口感染组（15例）、未感染组（326例），其中从未感染组中随机抽取15例患者的临床资料，同时选取15例健康体检者作为对照组，三组研究对象的性别、年龄、内科合并症等基线资料差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性，详见表1。本研究经医学伦理委员会审核通过，研究对象及其家属均知情，并签署知情同意书。

表1 三组研究对象的基线资料比较

1.3 方法 切口感染组、未感染组研究对象分别于术后1周抽取5 mL外周静脉血进行检测，对照组入院后即抽取，分别置于含有抗凝剂的真空采集管中，采用DT5-4B型医用离心机离心5 min，离心速度为3000 r/min，留取上清液及红细胞备用检测。协同肿瘤红细胞花环率（ATER）、免疫黏附促进因子（FEER）、直向肿瘤红细胞花环率（DTER）、红细胞C3b受体花环率（RBC-C3bR）采用郭峰法[5]检测。红细胞表面CD35、CD58几何平均荧光强度比值（GMFIR）采用Sysmex CyFlow流式细胞仪测定。血清炎症介质如白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、C反应蛋白（CRP）、降钙素原（PCT）水平测定采用酶联免疫吸附试验（ELISA）测定，检测仪器为Biorad680酶标仪，试剂盒为上海酶联生物科技有限公司提供。

1.4 统计学分析 研究所得数据采用SPSS 20.0统计学软件进行分析，计量资料以±s来表示，组间比较采用方差分析，组间两两比较采用t检验；计数资料以百分数表示，采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 人工关节置换术后感染病原菌构成情况分析 341例人工关节置换术患者中15例患者出现切口感染，感染率为4.40%，共分离出病原菌23株，其中革兰阳性菌14株，包括金黄色葡萄球菌7株，溶血性链球菌3株，凝固酶阴性葡萄球菌2株，表皮葡萄球菌2株；革兰阴性菌9株，其中大肠埃希菌5株，铜绿假单胞杆菌4株。

2.2 红细胞免疫水平变化情况分析 切口感染组患者ATER、FEER、DTER、RBC-C3bR显著低于其余两组，未感染组患者上述指标显著低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），切口感染组患者红细胞表面CD35及CD58荧光强度显著低于其余两组，未感染组患者上述指标显著低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 三组研究对象红细胞免疫水平变化情况比较（±s）

表2 三组研究对象红细胞免疫水平变化情况比较（±s）

注：与对照组比较，★P＜0.05；与未感染组比较，#P＜0.05；与切口感染组比较，△P＜0.05

组别 n ATER(%) FEER(%) DTER(%) RBC-C3bR(%) CD35(GMFIR) CD58(GMFIR)切口感染组 1550.7±6.2★# 44.7±5.7★# 30.2±5.1★# 11.5±1.7★# 2.5±0.8★# 4.1±1.2★#未感染组 1558.4±5.7★△ 52.4±5.9★△ 35.6±4.9★△ 15.4±2.1★△ 3.2±0.8★△ 5.2±1.3★△对照组 1566.4±6.7#△ 60.4±7.1#△ 40.9±5.5#△ 19.4±1.9#△ 4.1±1.0#△ 6.6±1.4#△F 14.8311.659.579.5710.447.82 P 0.0010.0010.0010.0010.0010.001

2.3 炎症介质水平变化情况分析 切口感染组患者血清IL-6、TNF-α、CRP、PCT水平显著高于其余两组，未感染组患者上述指标显著高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 三组研究对象炎症介质水平变化情况比较（±s）

表3 三组研究对象炎症介质水平变化情况比较（±s）

注：与对照组比较，★P＜0.05；与未感染组比较，#P＜0.05；与浅部感染组比较，△P＜0.05

组别 n IL-6(pg/mL)TNF-α(ng/mL)CRP(mg/L)PCT(μg/L)切口感染组1522.3±5.2★#3.5±1.0★#7.4±2.3★#3.8±1.1★#未感染组 1516.8±4.3★△1.9±0.8★△5.5±1.6★△2.5±0.9★△对照组 1512.4±4.4#△0.9±0.4#△3.8±1.4#△1.6±0.5#△F 11.657.288.769.64 P 0.0010.0010.0010.001

2.4 典型病例 ①何某某，男，74岁，主因双髋部疼痛数十年入院，术前诊断为双侧股骨头坏死，行右侧全髋关节置换术，术后伤口反复渗出，伤口分泌物培养提示铜绿假单胞杆菌感染，予以伤口清创、换药、抗炎等处理后好转，详见图1。②曹某某，男，67岁，主因左膝关节疼痛5年余入院，术前诊断为左膝骨关节炎，行左侧全膝关节置换术，术后伤口少量渗出，伤口周围红肿明显，穿刺行分泌物培养提示溶血性链球菌感染，予以伤口清创、换药、抗炎等处理后好转，详见图2。

图1 全髋关节置换术后影像学资料及伤口情况

图2 全膝关节置换术后影像学资料及伤口情况

3 讨论

3.1 人工关节置换术后切口感染发生率及致病菌分析 由于创伤较大，术中需植入假体，术后住院时间较长等因素，人工关节置换术后容易出现切口感染，既往研究显示年龄、基础疾病、异体输血、留置导尿管、预防性应用抗菌药物、备皮时间以及住院时间等因素均是人工关节置换术后切口感染的危险因素[6]。杜英勋等[7]发现992例患者人工髋关节置换术后共发生感染15例，感染率为1.51%。吕亮等[8]发现237例人工髋关节置换术患者共有21例发生术后感染，感染发生率在8.86%，其中金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌是主要的致病菌。本研究结果显示341例人工关节置换术患者中有15例患者出现切口感染，感染率为4.40%，与既往研究结果存在一定的差异性，这可能与样本的筛选标准不同、样本量大小等因素有关。本研究结果显示致病菌中革兰阳性菌14株，包括金黄色葡萄球菌7株，溶血性链球菌3株，凝固酶阴性葡萄球菌2株，表皮葡萄球菌2株；革兰阴性菌9株，其中大肠埃希菌5株，铜绿假单胞杆菌4株，与既往研究结果一致。

3.2 红细胞免疫与人工关节置换术后切口感染关联性分析 较多学者发现大型手术后感染与机体的免疫状态密切相关，红细胞作为血液中最主要的成分，不仅具有识别、储存、提呈抗原等功能，还可消除循环免疫复合物，提高吞噬细胞功能。RBC-C3bR、FEER是反应红细胞表面粘附受体的重要指标，ATER、DTER是反应红细胞肿瘤免疫的重要指标[9]。本研究结果显示切口感染组患者ATER、FEER、DTER、RBC-C3bR显著低于其余两组，未感染组患者上述指标显著低于对照组，这说明手术、感染等刺激可导致红细胞表面活性粘附受体下降，降低红细胞粘附免疫功能，同时可抑制红细胞肿瘤免疫作用。CD35是红细胞发挥免疫粘附功能的重要分子基础，感染性疾病、肿瘤、自身免疫疾病等患者红细胞表面CD35数量下降，可引发红细胞免疫功能紊乱。CD58是红细胞调控T淋巴细胞免疫功能的重要天然免疫物质，其数量变化可影响Th1/Th2细胞间的动态平衡，影响红细胞对自身淋巴细胞免疫应答的调节作用[10]。本研究结果显示切口感染组患者红细胞表面CD35及CD58荧光强度显著低于其余两组，未感染组患者上述指标显著低于对照组，这进一步说明手术、感染等刺激可显著影响红细胞粘附免疫功能，进而降低红细胞清除循环免疫复合物能力。

3.3 炎症介质与人工关节置换术后切口感染关联性分析 TNF-α和IL-6是机体免疫调节及炎症反应中的重要介质，可促进中性粒细胞的黏附和激活，引起炎症损伤级联反应，其可参与脓毒症、多器官功能障碍、全身炎症反应综合征等病情进展，内毒素及外毒素是TNF-α和IL-6合成及释放的重要诱导因素，其血清学水平反应机体炎症水平、机体感染程度等[11]。CRP及PCT目前已被临床上应用为感染的生物学标志物，其血清学水平可评估感染的严重程度，评估患者预后。本研究结果显示切口感染组患者血清IL-6、TNF-α、CRP、PCT水平显著高于其余两组，未感染组患者上述指标显著高于对照组，这可能由于植入性人工假体、细菌均可刺激机体释放炎症因子，诱导炎症级联反应。同时既往研究结果显示血清炎症介质水平与红细胞免疫功能呈负相关，红细胞免疫功能的下降可进一步加速炎症级联反应的扩大，提高血清炎症介质水平。本研究结果亦说明血清IL-6、TNF-α、CRP、PCT水平均可作为评估人工关节置换术后早期切口感染的检测指标。

综上所述，红细胞免疫功能下降，炎症介质水平增高均是参与人工关节置换术后早期切口感染病情进展的重要因素，对其监测有助于术后切口感染的防控。然而本研究仍有一定的局限性，如切口感染组的样本量较小，未比较深部切口感染及浅部切口感染等。红细胞免疫与炎症介质之间的相互作用关系，感染、手术等刺激因素影响红细胞免疫及炎症介质水平的具体途径，不同致病菌对红细胞免疫及炎症介质的影响是否不同等有待于进一步探索。