2型糖尿病骨折患者腫瘤壞死因子-α上調(diào)機制的相關研究

孫明啟，張葆鑫，馬 超，劉廣輝

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院創(chuàng)傷一科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

骨折的愈合過程受到很多種環(huán)節(jié)和因素影響，其中，主要的過程有誘導期、炎癥期、軟骨痂和硬骨痂期及骨重建期，此過程中任一環(huán)節(jié)發(fā)生相應障礙即可影響骨折愈合。骨折一旦發(fā)生，骨質(zhì)破壞處附近的骨髓間充質(zhì)干細胞在各種炎癥因子和其他細胞因子的作用下分化為成骨細胞。但是，骨細胞轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)的過程復雜，其完整機制目前尚不明確[1～4]。國際糖尿病聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，隨著我國生活水平的提高，我國糖尿病患者人數(shù)居世界首位[5]。糖尿病易致多器官受累，糖尿病患者長期高血糖水平可刺激微血管損傷，可能會出現(xiàn)視網(wǎng)膜微血管出血、腎血管性腎衰竭等疾病[6]，同樣也容易出現(xiàn)骨質(zhì)疏松[7]，并且更容易誘發(fā)骨折。骨折后高血糖環(huán)境下的骨折斷端微血管功能不良，骨折修復缺乏充足的營養(yǎng)，還可發(fā)生骨折不愈合[8]。因此，骨折患者合并糖尿病在臨床上多因血糖控制不佳最終導致骨不連、骨折延遲愈合甚至假關節(jié)的形成。因此，如果能從分子機制上尋求提高糖尿病骨折愈合療效的因素，具有極高的臨床實用價值。由巨噬細胞分泌的TNF-α具有促進免疫因子分泌和免疫應答的作用，還能夠刺激成纖維細胞的修復與增殖等作用[9～12]。有研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病骨折愈合過程與腫瘤壞死因子水平上調(diào)關系尤為密切[13]。

因此通過檢測T2DM患者骨折后靜脈血清中hs-CRP、TNF-α、IL-1β、IL-6、IP-10、RANTES、IL-8和MCP-1的含量，并與另外兩組研究對象兩兩比較，為今后研究炎癥因子和趨化因子對T2DM骨折患者愈合的作用打下基礎。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機選取2018-03～2019-09在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院創(chuàng)傷骨科門診就診的患者，T2DM骨折患者28例（其中股骨骨折為11例、脛骨骨折為6例、脛腓骨骨折為11例），非T2DM骨折患者25例（其中股骨骨折為9例、脛骨骨折為4例、脛腓骨骨折為12例）；糖尿病非骨折患者22例。本研究已通過內(nèi)蒙古醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院倫理委員會審批。

1.2 實驗方法

抽取3組患者空腹靜脈血液。離心處理血標本分離出血清，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測觀察對象血中TNF-α、hCRP、IL-1β、IL-6、RANTES、IP-10、IL-8和MCP-1的含量。實驗步驟嚴格按照酶聯(lián)免疫吸附試驗說明書操作步驟進行。

1.3 統(tǒng)計學分析

所有的檢驗數(shù)據(jù)均采用SPSS 13.0軟件進行處理，計量資料統(tǒng)計結果用均數(shù)±標準差（±s）表示，各觀察組組間比較采用方差分析方法處理。采用t檢驗對實驗結果的數(shù)據(jù)進行分析。檢驗水準為α＝0.05，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

血清hsCRP、TNF-α、IL-1β、IL-6、IP-10、RANTES、IL-8和MCP-1的水平均為T2DM骨折組高于T2DM非骨折組和骨折非T2DM組，組間比較差異均有統(tǒng)計學意義（見圖1-4）。

圖1 組間血清hsCRP含量比較，P＊＜0.05,P＊＊＊＊＜0.0001.

圖2 組間血清IL-1β含量比較，P＊＜0.05,P＊＊＊＜0.0001.

圖3 組間血清TNF-α含量比較，P＊＊＜0.01,P＊＊＊＜0.0001.

圖4 組間血清IL-6含量比較，P＊＊＜0.01,P＊＊＊＊＜0.0001.

3 討論

骨折愈合過程其實就是人體生理胚胎發(fā)育骨形成過程的復制，它也是多種細胞與細胞外基質(zhì)的改變。人體內(nèi)有多種參與信號傳遞的重要分子，我們此次課題研究的細胞因子和炎癥因子均參與細胞的分化、增殖、凋亡及細胞基質(zhì)代謝等多方面調(diào)控[14]。在骨折患者機體的大環(huán)境以及骨折處的局部微環(huán)境中，也有相應的細胞因子參與到骨折愈合的各個階段，并調(diào)節(jié)、影響骨折愈合過程，且其表達水平也隨之代償而發(fā)生變化，從而影響骨折愈合過程。隨著科研人員對骨折愈合的不斷探索，人們逐漸認識骨折愈合過程中細胞因子和炎癥因子的重要作用[15]。

骨折愈合過程非常復雜，涉及組織、細胞和分子水平的復雜生物學活動，受機械和生物因素的影響[16]。雖然眾多科研人員對骨折愈合過程中多種細胞因子和炎癥因子所產(chǎn)生的作用機制進行了不斷的探索，且部分影響因子已經(jīng)應用于臨床，但各類因子對骨折愈合過程中作用細胞的增殖、分化以及愈合過程中分別獨立產(chǎn)生的作用機制，尤其各類因子間的相互作用仍不清晰[17，18]，這些尚無定論的問題便是此后科研中需要重點探索的領域。另外，對于在骨折愈合過程中如何應用生長因子及最佳因子間聯(lián)合治療劑量等問題，均需更有力的實驗數(shù)據(jù)來補充，為骨折患者治療中促進骨折愈合提供最佳的治療指南。

糖尿病是一種多器官受高血糖環(huán)境影響的全身性代謝性疾病，高血糖微環(huán)境不利于成骨細胞進行分化，多易導致骨質(zhì)疏松，也容易誘發(fā)骨折，同時骨折后高血糖環(huán)境下的骨折斷端微血管功能不良，骨折修復缺乏充足的營養(yǎng)，同樣也可以引起嚴重的骨折不愈合[19，20]。TNF-α的信號通路能夠促進骨吸收，同時也能夠激活破骨細胞的功能。而在糖尿病患者體內(nèi)，高血糖會促進破骨細胞分化，從而抑制糖尿病骨折病人的骨折愈合。因此，糖尿病患者會出現(xiàn)骨折愈合緩慢，甚至骨折不愈合，在臨床上處理起來比較棘手[21]。IL-1β和IL-6也會因為糖尿病的嚴重程度而增高，有研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β可誘導胰腺β細胞調(diào)亡從而導致高血糖的發(fā)生[22]，同時TNF-α、IL-6以及IL-1β均可以促進糖尿病患者的胰島素抵抗，導致血糖難以控制在理想水平，最后提升糖尿病患者血糖水平，加重骨折愈合難度[23，24]。

有研究證實T2DM患者單核細胞趨化蛋白1的含量明顯增加，且其含量的變化與骨折愈合緩慢相關[25，26]。另有研究發(fā)現(xiàn)，IL-8在糖尿病創(chuàng)面顯著高表達，IL-8的產(chǎn)生可進一步增加糖尿病創(chuàng)面的促炎微環(huán)境，導致傷口愈合障礙[27]。

本實驗通過測量T2DM骨折、非骨折和骨折非T2DM患者血清中hs-CRP、TNF-α、IL-1β、IL-6、IP-10、RANTES、IL-8和MCP-1的含量，發(fā)現(xiàn)T2DM患者的趨化因子和炎癥因子的變化有規(guī)律可循：以上研究檢測因子的血清含量，T2DM骨折患者組大于T2DM非骨折患者組，且前兩研究組大于骨折非T2DM患者組。因此說明，高糖可以使骨折患者相關炎癥因子升高。

綜上所述，本研究認為T2DM骨折患者體內(nèi)的趨化因子和炎癥因子的上調(diào)可能是影響骨折延遲愈合甚至不愈合的重要因素，在未來的臨床工作中應加以重視。