血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平与创伤性骨折延迟愈合的关系

王旭，徐魁伟，冯殿发，张晓志

辽宁省健康产业集团阜新矿总医院骨外一科，辽宁阜新 123000

创伤性骨折是骨折常见的类型，主要因暴力破坏（直接和间接）或意外事故等使受力处骨向内弯曲折断或受力作用点以外部位骨折端向外折断，造成骨的连续性和/或完整性中断［1］。手术是创伤性骨折的有效治疗方式，但部分患者易在术后出现骨折延迟愈合，增加再骨折、骨不连风险，严重影响患者预后［2］。研究表明，骨转换失衡是骨折延迟愈合的关键病理生理机制［3］。骨形态发生蛋白（BMP）-9 是一种多效配体蛋白，能通过促进成骨细胞分化参与骨转换过程［4］。过氧化物酶体增殖物激活受体γ 共激活因子-1α（PGC-1α）是一种转录辅助激活因子，能通过促进成骨细胞增殖和分化参与骨转换过程［5］。骨特异性碱性磷酸酶（BSAP）是一种磷酸单酯酶，其水平浓度与成骨细胞活性和功能密切相关［6］。目前关于BMP-9、PGC-1α、BSAP 与创伤性骨折愈合的关系报道较少。2021 年10 月—2023 年6月，我们探讨了血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平与创伤性骨折延迟愈合的关系，以期为降低骨折延迟愈合提供一定依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2022 年1 月—2023 年3 月辽宁省健康产业集团阜新矿总医院收治的创伤性骨折术后延迟愈合患者71 例为延迟愈合组，按1∶1 病例对照形式选取创伤性骨折术后愈合正常患者71 例为正常愈合组。纳入标准：①年龄≥18 岁；②创伤性骨折；③骨折术后延迟愈合符合国际骨质疏松症基金会共识报告标准：连续动态观察3 个月骨折断端没有明显愈合迹象［7］；④接受内固定手术治疗；⑤资料完整。排除标准：①伴有其他部位严重创伤；②代谢性骨病、骨结核、骨关节炎等其他骨疾病患者；③初次骨折手术；④长期使用激素药物；⑤严重心肝肾功能损害；⑥脑卒中、心肌梗死等危重症患者；⑦恶性肿瘤或自身免疫性疾病。收集创伤性骨折患者性别、年龄、骨折原因（交通事故、高空坠落、跌倒、运动）、骨折部位（单一部位、多部位）、骨折类型（开放性骨折、闭合性骨折）、吸烟、饮酒、基础疾病、骨质疏松症［8］、内固定方式（髓内钉固定、钢板内固定）、手术时间、术中出血量和术后感染等资料。本研究患者或家属签署知情同意书，且经医院伦理委员会批准（批准号：2023伦审301）。

1.2 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP检测 采集创伤性骨折患者术后1 周4 mL 空腹肘静脉血，3 000 r/min离心10 min（离心半径8 cm），取上层血清使用杭州联科生物技术股份有限公司提供的BMP-9 酶联免疫吸附法试剂盒（编号：70-EK1313）、江西江蓝纯生物试剂有限公司提供的PGC-1α、BSAP 酶联免疫吸附法试剂盒（编号：JLC20067、JLC20083）检测血清BMP-9、PGC-1α、BSAP。

1.3 统计学方法 采用SPSS28.0 统计软件。计量资料以±s±s或M（P25，P75）表示，两组间比较采用t或U检验；计数资料以频数/百分比表示，比较采用χ2检验。多因素Logistic回归分析影响创伤性骨折愈合的因素；受试者工作特征（ROC）曲线分析血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平对创伤性骨折延迟愈合的预测价值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 延迟愈合组与正常愈合组血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平比较 延迟愈合组血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平低于正常愈合组（P＜0.05）。见表1。

表1 延迟愈合组与正常愈合组血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平比较（± s± s）

表1 延迟愈合组与正常愈合组血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平比较（± s± s）

组别延迟愈合组正常愈合组n 71 71 t P BMP-9（ng/mL）0.40 ± 0.10 0.66 ± 0.29-7.112＜0.05 PGC-1α（pg/mL）137.31 ± 43.05 193.01 ± 51.48-6.994＜0.05 BSAP（U/L）57.05 ± 4.99 64.66 ± 7.67-7.008＜0.05

2.2 延迟愈合组与正常愈合组临床资料比较 延迟愈合组年龄大于正常愈合组，糖尿病比例、骨质疏松症比例、术后感染比例高于正常愈合组（P均＜0.05）。见表2。

表2 延迟愈合组与正常愈合组临床资料比较

2.3 影响创伤性骨折愈合的多因素Logistic 回归分析结果 年龄增加、糖尿病、骨质疏松症为影响创伤性骨折愈合的独立危险因素，BMP-9、PGC-1α、BSAP升高为独立保护因素（P均＜0.05）。见表3。

表3 影响创伤性骨折愈合的多因素Logistic回归分析结果

2.4 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平对创伤性骨折延迟愈合的预测价值 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平联合预测创伤性骨折延迟愈合的AUC为0.928，大于BMP-9、PGC-1α、BSAP 单独预测的0.778、0.791、0.788（Z分别为4.173、4.004、3.848，P均＜0.05）。见表4。

表4 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平对创伤性骨折延迟愈合的预测价值

3 讨论

骨折愈合是骨折断端骨塑建与骨重建的过程，骨骼是高度动态变化器官，骨组织会不断地通过成骨细胞形成新骨和破骨细胞吸收旧骨以进行骨塑建和骨重建，这种骨转换的自我更新过程能促进骨组织再生修复，若骨转换失衡则会抑制骨痂形成，导致骨折延迟愈合或不愈合［9］。BMP 是转化生长因子β超家族成员，最初因具有骨诱导活性而被发现，截止目前已发现超过20 种BMP 成员，结构虽然类似，但具有不同功能［10］。BMP-9 是BMP 家族中唯一保留前结构域区的成员，这种结构能保护BMP-9 结构稳定，使得BMP-9 成为诱导成骨效应最强的BMP 因子［11］。贺晋栋等［12］研究报道，下调BMP-9 会抑制下载骨折患者成骨细胞增殖、迁移和分化。宋雨泽等［13］实验指出，骨折部位BMP-9 高表达能改善骨代谢，促进骨质疏松大鼠骨折后愈合。本研究结果显示，创伤性骨折延迟愈合患者血清BMP-9 水平降低，而BMP-9 升高为影响创伤性骨折愈合的独立保护因素，说明BMP-9 升高可能降低创伤性骨折延迟愈合风险。其可能机制：BMP-9 能与BMP 受体结合激活受体激酶，活化内部小母亲抗肢瘫同系物（Smad），通过经典BMP/Smad 通路诱导成骨细胞分化，改善骨转换过程，进而促进骨折愈合；此外BMP-9还能通过转化生长因子β1、缺口受体、Wnt/β-连环蛋白、丝裂原活化蛋白激酶等非经典通路协同或增强成骨细胞分化，促进骨折愈合［14］。

PGC-1α是一种在脑、心、肝、肾、骨骼、脂肪等组织线粒体中表达的转录辅助激活因子，在葡萄糖代谢、肌纤维类型转化、能量储存、骨骼肌能量代谢等过程中发挥重要作用。实验发现，老龄化小鼠PGC-1α基因低表达或敲除会抑制骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，导致破骨细胞介导的骨吸收增强，引起骨转换失衡［15］。李正宙等［16］研究显示，上调PGC-1α能减少高糖高脂诱导的成骨细胞损伤，增强成骨细胞存活率。本研究结果显示，创伤性骨折延迟愈合患者血清PGC-1α 水平降低，而PGC-1α 升高为影响创伤性骨折愈合的独立保护因素，说明PGC-1α 升高可能降低创伤性骨折延迟愈合风险。其机制可能是PGC-1α升高减少成骨细胞线粒体损伤，抑制成骨细胞炎症、氧化应激和凋亡，保护成骨细胞功能，以满足组织形成需要，促进骨折愈合［17］。同时PGC-1α升高还能激活Wnt/β-连环蛋白、河马、丝裂原活化蛋白激酶等信号通路增强成骨细胞增殖、分化，维持骨转换稳态，促进骨折愈合［18］。

碱性磷酸酶（ALP）是一种来自肝、肾、骨骼、小肠、生殖细胞、胎盘等组织的膜结合糖蛋白，其主要作用是水解成骨过程中的磷酸酯，解除磷酸盐对骨盐形成的抑制，以促进成骨细胞增殖和分化，因此被认为是反映成骨活化的指标［19］。但成人血液中ALP主要来源于肝脏和骨骼，总ALP 受肝脏影响并不能特异性反映骨形成，BSAP是活跃成骨细胞产生的一种ALP，又称骨碱性磷酸酶（BALP），相比总ALP 更能反映骨形成［20］。目前，BSAP已被作为骨转换标志物用于多种骨骼疾病诊断、疗效评价［6，20］。本研究结果显示，创伤性骨折延迟愈合患者血清BSAP 水平降低，而BSAP 升高为影响创伤性骨折愈合的独立保护因素，说明BSAP 升高可能降低创伤性骨折延迟愈合风险，其机制可能是BSAP 升高反映成骨细胞活性增强，维持骨转换过程以促进骨折愈合。这与陈伟等［21］报道BSAP 升高是创伤性胫骨干骨折延迟愈合独立因素结果相符。

本研究还发现，年龄增加、糖尿病、骨质疏松症为影响创伤性骨折愈合的独立危险因素，可能原因：高龄患者新陈代谢更差，骨折处分解代谢缓慢，营养物质不足，影响骨折愈合［22］；糖尿病患者因炎症反应、氧化应激、胰岛素抵抗、晚期糖基化终末产物累积、血糖紊乱等会影响骨代谢过程，诱导骨细胞凋亡，导致骨折延迟愈合［23］；骨质疏松症患者骨密度下降和骨吸收增加，会破坏骨转换稳态，影响骨折愈合［8］。本研究ROC 曲线分析发现，血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平联合预测创伤性骨折延迟愈合的AUC，大于血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平单独预测。说明血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平可能成为创伤性骨折术后延迟愈合的辅助预测指标，且联合检测血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平能提升预测价值。

综上所述，创伤性骨折术后延迟愈合患者血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平降低，与骨折延迟愈合独立相关，血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平可能成为创伤性骨折术后延迟愈合的辅助预测指标，且三项联合预测创伤性骨折术后延迟愈合的价值较高。