關節液IL-1、NO、CXCL12水平對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的預測價值

蘇晨晨，常睿，謝斌

1.延安市中醫醫院運動醫學科，陜西 延安 716000；2.延安大學附屬醫院高壓氧科，陜西 延安 716000；3.延安市人民醫院骨三科，陜西 延安 716000

踝關節骨折是常見的骨關節骨折類型之一，臨床主要表現為踝關節腫脹、疼痛、畸形等，在成人骨折中的占比為7.6%[1]。目前，臨床主要采用內固定術治療踝關節骨折[2]，可最大限度恢復患者踝關節功能，但部分患者術后可并發創傷性關節炎，不利于患者預后。有研究指出，炎性因子與創傷性關節炎的發生、發展具有一定相關性[3]。白細胞介素1(IL-1)是參與關節軟骨退化及降解的重要炎癥因子，其可通過抑制基質大分子的合成而造成軟骨的破壞與吸收[4]，可能參與創傷性關節炎的發生。一氧化氮(NO)是一種小分子自由基，正常情況下可發揮防御作用，有研究表明，創傷性關節炎患者NO 水平與骨損傷程度密切相關，其水平越高骨損傷越嚴重[5]。趨化因子-12(CXCL12)是趨化因子超家族的一員，在關節組織中主要由滑膜細胞表達，當機體存在炎癥反應時其異常表達。相關研究指出，CXCL12 可通過激活NF-κB 信號傳導促進關節炎癥的發生[6]。以上研究表明關節液IL-1、NO、CXCL12 水平變化均與關節炎癥的發生相關，但其對踝關節骨折內固定術后創傷性關節炎是否具有良好的預測價值尚有待研究。鑒于此，本研究將探討關節液IL-1、NO、CXCL12 水平聯合檢測對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的預測價值，以期為臨床治療提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019 年1 月至2021 年1 月在延安市中醫醫院行內固定術治療的158例踝關節骨折患者為研究對象。納入標準：(1)經X 線或CT 檢查確診為踝關節骨折[8]，且均擬進行內固定手術治療；(2)既往無踝關節骨折史；(3)臨床資料完整。排除標準：(1)非創傷性骨折、粉碎性骨折者；(2)風濕性疾病及其他特異性關節炎；(3)凝血功能障礙；(4)感染性關節炎；(5)肝腎功能不全者；(6)合并心腦血管疾病及惡性腫瘤者；(7)糖尿病患者；(8)合并呼吸系統疾病者。158例患者中男性81例，女性77例；年齡55～79歲，平均(65.01±5.30)歲；Danis-weber 分型[7]：A 型67 例，B 型71 例，C型20例；體質量指數(BMI)18.35～25.46 kg/m2，平均(23.04±2.19)kg/m2。本研究已通過延安市中醫醫院醫學倫理委員會批準，且受試者及其家屬均知曉情況并簽署知情同意書。

1.2 踝關節骨折內固定術 取患者平臥位進行硬膜外麻醉，對患者踝關節骨折部位進行消毒、清創，做切口(切口位置：內踝骨折于內踝后側，外踝骨折于腓骨后緣，后踝骨折于踝管外后側)。復位固定的順序為外踝、后踝、內踝。踝關節骨折復位后，后踝骨折選用半螺紋空心螺釘固定，外踝骨折用解剖型鋼板固定，內踝骨折用選用解剖型鎖定鋼板固定，然后在C型臂X線機透視下確認骨折復位固定情況，隨后逐層縫合傷口。術后24 h 給予頭孢菌素等抗生素預防感染。此外，術后隨訪12 個月，根據骨折愈合情況取出固定物。

1.3 檢測方法 于術中抽取納入研究患者關節液2 mL 置于抗凝試管中，設置離心速度為3 000 r/min，4℃下離心10 min，收集上清液以待使用。采用酶聯免疫吸附法檢測關節液IL-1、CXCL12水平；采用硝酸還原酶法檢測關節液NO水平。

1.4 創傷性關節炎的判定標準[9]關節酸痛、運動后產生僵硬感，體力勞動后酸痛加重；關節間隙逐漸狹窄，關節邊緣形成不同程度的骨刺；關節軟骨凋亡或壞死。

1.5 觀察指標 術后隨訪12 個月期間，根據上述判定標準，將158 例踝關節骨折患者中并發創傷性關節炎者納入并發組，未并發創傷性關節炎者納入未并發組。比較兩組患者關節液中的IL-1、NO、CXCL12 水平，同時分析關節液IL-1、NO、CXCL12 水平單項及聯合對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的預測價值(聯合預測陽性以任一指標預測陽性為準)。

1.6 統計學方法 應用SPSS20.0 軟件進行數據統計學分析。計數資料組間比較采用χ2檢驗；經正態性檢驗，不符合正態分布的計量資料采用M(Q1，Q3)描述，組間比較采用Mann-Whitney U 檢驗，符合正態分布的計量資料以均數±標準差(±s)表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；采用多因素Logistic回歸分析法分析踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的影響因素；繪制受試者工作特征曲線(ROC)評價關節液IL-1、NO、CXCL12 水平對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的預測價值，曲線下面積(AUC)比較采用Z檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者關節液IL-1、NO、CXCL12 水平及隨訪情況 158 例踝關節骨折患者關節液IL-1、NO、CXCL12 平均水平分別為22.36(19.55，26.30)pg/mL、7.50(6.08，10.98)μmol/L、4.30(3.48，6.18)ng/mL；經內固定術治療后隨訪12 個月，有43 例患者并發創傷性關節炎，并發率為27.22%(43/158)。

2.2 并發組與未并發組患者關節液IL-1、NO、CXCL12 水平比較 并發組患者的關節液IL-1、NO、CXCL12 水平明顯高于為并發組，差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

表1 并發組與未并發組患者的關節液IL-1、NO、CXCL12 水平比較[M(Q1，Q3)]Table 1 Comparison of IL-1, NO, and CXCL12 levels in joint fluid between concurrent group and non-concurrent group[M(Q1，Q3)]

2.3 踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的影響因素 并發組患者的年齡＞65歲、后踝骨折、受傷至手術時間≥7 d占比明顯高于未并發組，差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表2。將年齡(≤65 歲=0，＞65 歲=1)、性別(女=0，男=1)、Danis—weber分型(A=0、B=1、C=2)、BMI(實測值)、骨折類型(非后踝=0，后踝=1)、手術時機(受傷至手術時間＜7 d=0，受傷至手術時間≥7 d=1)、IL-1 水平(實測值)、NO 水平(實測值)、CXCL12 水平(實測值)記為自變量，創傷性關節炎并發情況記為因變量(未并發=0，并發=1)，納入多因素Logistic 回歸分析中，結果顯示，年齡＞65歲、后踝骨折、受傷至手術時間≥7 d和關節液IL-1、NO、CXCL12水平高表達是踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的危險因素(P＜0.05)，見表3。

表2 并發組與未并發組患者的一般資料比較[±s，例(%)]Table 2 Comparison of general data between concurrent group and non-concurrent group[±s,n(%)]

表2 并發組與未并發組患者的一般資料比較[±s，例(%)]Table 2 Comparison of general data between concurrent group and non-concurrent group[±s,n(%)]

指標年齡(歲)≤65＞65性別男女Danis—weber分型A型B型C型BMI(kg/m2)骨折類型后踝非后踝手術時機受傷至手術時間＜7 d受傷至手術時間≥7 d并發組(n=43)25(58.14)18(41.86)26(60.47)17(39.53)19(44.19)20(46.51)4(9.30)21.75±2.13 23(53.49)20(46.61)17(39.53)26(60.47)未并發組(n=115)35(30.43)80(69.57)55(47.83)60(52.17)48(41.74)51(44.35)16(13.91)22.16±2.21 39(33.91)76(66.09)68(59.13)47(40.87)t/χ2值10.199 2.001 0.778 1.048 5.030 4.835 P值0.001 0.157 0.941 0.296 0.025 0.028

表3 影響踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎因素的多因素Logistic回歸分析Table 3 Logistic regression analysis of traumatic arthritis after internal fixation of ankle fracture

2.4 關節液IL-1、NO、CXCL12 水平對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的預測價值 關節液IL-1、NO、CXCL12 水平聯合預測踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的靈敏度高于單獨預測(χ2=8.532，P=0.003；χ2=7.340，P=0.007；χ2=5.108，P=0.024)，AUC 高于單獨預測(Z=2.409，P=0.016；Z=2.598，P=0.001；Z=2.231，P=0.025)，特異度與單獨預測比較差異無統計學意義(χ2=1.186，P=0.276；χ2=0.504，P=0.478；χ2=0.121，P=0.728)，見表4和圖1。

表4 關節液IL-1、NO、CXCL12水平對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的預測價值Table 4 Predictive value of levels of IL-1,NO,and CXCL12 in joint fluid for traumatic arthritis after internal fixation of ankle fracture

圖1 關節液IL-1、NO、CXCL12單項及聯合檢測對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的ROCFigure 1 ROC of joint fluid IL-1,NO,and CXCL12 for traumaticarthritis after internal fixation of ankle fracture

3 討論

踝關節骨折多因劇烈運動不當、突然摔倒等間接暴力導致，近年來其發生率有日益升高的趨勢[10]。內固定術是目前治療踝關節骨折的有效方法，有研究表明，與非手術治療相比，內固定術可顯著改善患者預后[11]。但因踝關節囊前后較薄且長期負重較大，踝關節骨折患者術后易并發創傷性關節炎，出現關節疼痛、僵硬等問題，嚴重者可造成關節軟骨退化、增生，不利于患者日常生活。李飛等[12]研究中報道，踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的發生率為27.54%，本研究的發生率(27.22%)與其相符，進一步表明踝關節骨折內固定術后創傷性關節炎的發生概率較高。因此，早期評估踝關節骨折患者內固定術后并發創傷性關節炎的可能性以指導臨床盡早采取防控措施具有重要意義。但目前臨床尚缺乏預測踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的有效手段，而相關研究表明炎癥因子可能參與關節炎的發病過程[13]。

本研究結果顯示，并發組關節液的IL-1、NO、CXCL12水平高于為并發組，且經Logistic回歸分析發現關節液IL-1、NO、CXCL12 水平高表達均是踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎的危險因素。分析原因可能為，IL-1 是促炎癥因子，可通過作用于軟骨細胞來抑制蛋白多糖等基質大分子的合成而破壞關節軟骨，造成關節疼痛及活動障礙[14]，同時其可通過刺激關節滑膜細胞分泌基質金屬蛋白酶等而抑制Ⅱ型膠原的形成，造成關節軟骨病變。馮文濤等[15]研究結果顯示，關節液IL-1水平升高時更易發生創傷性關節炎，且其水平越高，創傷性關節炎越嚴重，本研究結果與此相似。NO是小分子氧自由基，既往研究顯示，過量的NO 可與超氧自由基反應生成亞硝酸根離子，引發各種炎癥反應，從而損傷滑膜組織，增加血管壁通透性，加重炎性介質對關節軟骨的降解，使關節滑膜不斷腫脹甚至充血，最終導致關節炎的發生[16]。CXCL12 是一類小蛋白細胞因子，參與細胞內多種炎癥反應過程，可通過刺激炎癥應答反應，募集大量炎癥因子及白細胞，促使創傷性關節炎的形成，同時其可誘導基質金屬蛋白酶的釋放從而促進Ⅰ型膠原蛋白的產生，造成軟骨細胞的凋亡及關節病變[17]。有研究表明，創傷性關節炎患者的關節液CXCL12 水平高于健康人群，且關節液CXCL12 的表達量與關節病變的嚴重程度成正相關[18]，此進一步表明了關節液CXCL12水平異常升高可能與踝關節骨折內固定術后創傷性關節炎的發生相關。

ROC 結果顯示，關節液IL-1、NO、CXCL12 水平均對踝關節骨折內固定術后創傷性關節炎的發生具有一定的預測價值，但三者聯合預測的靈敏度和AUC均高于單獨預測，特異度則與單獨預測相比相當，表明三者聯合預測更具臨床應用價值。將關節液IL-1、NO、CXCL12水平聯合應用于預測踝關節骨折內固定術后創傷性關節炎并發風險，對病情的指示更為全面、客觀，則評估的準確性更高。因此，可通過監測踝關節骨折患者關節液IL-1、NO、CXCL12水平，指導臨床工作者判斷踝關節骨折患者內固定術后創傷性關節炎的發生情況，以便及時采取相應干預措施，進而降低踝關節骨折內固定術后創傷性關節炎的并發率。此外，本研究結果顯示，年齡＞65 歲、后踝骨折、受傷至手術時間≥7 d 均是踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎影響因素。分析原因為，年齡＞65 歲的患者機體免疫力較低，通常存在骨質疏松等情況，術后更易發生骨折愈合不良等情況，從而影響踝關節面的愈合，導致創傷性關節炎。后踝骨折的復位固定最具有難度，可能因為復位不理想影響關節面平整度，導致創傷性關節炎的發生。受傷至手術時間≥7 d，機化組織形成較多[19]，獲得解剖復位的可能性較小，易導致內固定術后并發創傷性關節炎。

綜上所述，關節液IL-1、NO、CXCL12水平均對踝關節骨折內固定術后并發創傷性關節炎具有一定預測價值，但三者聯合預測價值更高。