血清SDF-1α、CXCR4水平與老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的關系

武美榮，馬志強，楊倩，邢金芳

天津市泰達醫院骨科，天津 300457

腰椎壓縮性骨折可表現為非特異性的腰部疼痛活動受限［1］，椎體的部分壓縮預示該椎體進行性壓裂的風險增加，椎骨的壓縮性壓裂與隨后其他椎骨的壓縮性壓裂相關，椎體受壓增加了髖部骨折的風險，因此腰椎壓縮性骨折早期診斷非常重要［2］。老年人常見骨質疏松癥，而椎體壓縮性骨折是骨質疏松癥最普遍的并發癥［3］。經皮椎體后凸成形術（PKP）被普遍稱為腰椎壓縮性骨折的適當椎體增強手術，手術時間短，無全身麻醉，可快速緩解疼痛［4］。然而，椎體高度的損失、骨水泥滲漏仍是其尚未解決的問題［5］，且術后會再發骨折。因此，尋找預測PKP 后再發骨折的生物標志物，對改善預后具有重要臨床意義。基質細胞衍生因子1α（SDF-1α）是一種小的促炎細胞因子，可在組織缺血性損傷患者血清中呈高水平［6-7］。趨化因子受體4（CXCR4）在免疫反應、造血、發育中起重要作用［8］。在骨髓間充質干細胞發生炎癥和損傷時，SDF-1α 是CXCR4 蛋白最有效的化學吸引力信號，是主要的干細胞歸巢因子［9］。CXCR4受體在內皮細胞及祖細胞內高表達，使以上細胞對SDF-1α的趨化梯度敏感［10］。目前對于老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α、CXCR4水平與PKP后再發骨折關系的研究較少。因此，本研究對此做了探討，旨在為腰椎壓縮性骨折患者預后改善提供依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2017 年5 月—2020 年4 月本院骨科收治的144 例老年腰椎壓縮性骨折患者（骨折組），均行PKP 治療。其中男81 例、女63 例，年齡60~79（69.50 ± 6.74）歲；體質量指數（BMI）18.21~26.97（22.84 ± 3.70）kg/m2。納入標準：符合腰椎壓縮性骨折診斷標準［11］，腰背部明顯疼痛及叩擊痛，臨床表現與X 線、CT、MRI 檢測結果一致；均為首次確診；年齡≥60 歲；均為單個椎體近1 周內發生的壓縮性骨折。排除標準：繼發性椎體骨折；患有惡性腫瘤；既往有PKP 治療史；凝血或心肺功能異常。同期選取本院體檢健康者145例為對照組，男78例、女67 例，年齡60~77（69.12 ± 6.38）歲；BMI 18.32~26.58（22.75 ± 3.53）kg/m2。納入標準：健康體檢合格。排除標準：患有骨折相關疾病及影響本研究結果者。兩組性別、年齡、BMI比較差異均無統計學意義（P均>0.05）。本研究經本院倫理委員會批準（2017TDLS-12號）；兩組均簽署知情同意書。

1.2 血清SDF-1α、CXCR4 檢測 骨折組行PKP前、對照組體檢當天，采集清晨空腹靜脈血5 mL，3 850 r/min 離心16 min（離心半徑10 cm），取血清，用ELISA 法檢測血清SDF-1α、CXCR4。SDF-1α ELISA 試劑盒購自溫州科淼生物科技有限公司，批號：KMEHu011859；CXCR4 ELISA 試劑盒購自上海富雨生物科技有限公司，批號：FY-04366H2。

1.3 資料收集 收集老年腰椎壓縮性骨折患者臨床和手術資料，包括飲酒史、吸煙史、基礎病（高血壓史、糖尿病史、高脂血癥史）、術前腰椎L2~4骨密度（BMD，T值）、術前視覺模擬評分（VAS）、椎體壓縮骨折分級、手術入路、骨水泥注入量、骨水泥滲漏情況。

1.4 術后再發骨折統計及分組 PKP 后第1 天即開始隨訪，隨訪3年。通過微信、電話或門診就診方式進行隨訪。根據PKP 后是否再發骨折分為再發骨折組23例、未再發骨折組121例。

1.5 統計學方法 采用SPSS25.0 統計軟件。符合正態分布的計量資料以±s±s表示，兩組比較采用t檢驗；計數資料比較采用χ2檢驗；Pearson 法分析老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α、CXCR4水平的相關性；Logistic 回歸分析老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的影響因素；受試者工作特征（ROC）曲線評價血清SDF-1α、CXCR4對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的預測價值，曲線下面積（AUC）比較采用U檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 對照組和骨折組血清SDF-1α、CXCR4 水平比較 骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平均高于對照組（P均＜0.05），見表1。骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平呈正相關（r=0.499，P＜0.05）。

表1 對照組和骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平比較（ng/mL，± s）

表1 對照組和骨折組血清SDF-1α、CXCR4水平比較（ng/mL，± s）

組別對照組骨折組P n 145 144 SDF-1α 25.63 ± 3.74 35.02 ± 6.26＜0.05 CXCR4 4.85 ± 1.30 18.05 ± 4.19＜0.05

2.2 血清SDF-1α、CXCR4 對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的影響

2.2.1 單因素分析結果 未再發骨折組和再發骨折組臨床及手術資料比較 未再發骨折組和再發骨折組性別、年齡、BMI、飲酒史、吸煙史、高血壓史、糖尿病史、高脂血癥史、術前VAS 評分、椎體壓縮骨折分級、手術入路比較差異均無統計學意義（P均>0.05）；與未再發骨折組比較，再發骨折組術前腰椎L2~4BMD（T 值）低，骨水泥注入量、有骨水泥滲漏比例及血清SDF-1α、CXCR4水平高（P均＜0.05）。見表2。

表2 影響老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的單因素分析結果

2.2.2 多因素Logistic 回歸分析結果 以老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后是否再發骨折為因變量（0=未發生，1=發生），以術前腰椎L2~4BMD（T值）、骨水泥注入量、骨水泥滲漏（0=否，1=是）、SDF-1α、CXCR4 為自變量進行多因素Logistic 回歸分析，結果發現術前腰椎L2~4BMD（T值）水平低、骨水泥注入量水平高、有骨水泥滲漏、血清SDF-1α水平高、血清CXCR4 水平高均為老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的獨立危險因素（P均＜0.05），見表3。

表3 影響老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的多因素分析結果

2.3 血清SDF-1α、CXCR4 對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發骨折的預測價值 ROC 曲線顯示，血清SDF-1α、CXCR4、二者聯合預測老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發骨折的曲線下面積分別為0.838、0.854、0.932。二者聯合預測的曲線下面積高于單獨預測的曲線下面積（P均＜0.05）。見表4。

表4 血清SDF-1α、CXCR4對老年腰椎壓縮性骨折患者PKP后再發骨折的預測價值

3 討論

老年腰椎壓縮性骨折主要由骨質疏松癥引起，可導致背痛、脊柱畸形、活動能力受損、肺功能下降、臨床抑郁、神經功能受損，甚至癱瘓［12］，已成為全球最常見的脆性骨折，并且發生嚴重疼痛、致殘甚至最終造成死亡［13］。隨著社會老齡化，腰椎壓縮性骨折術后再骨折的發生率不斷增加，引起急性或慢性疼痛發作，進行性脊柱畸形，增加患者和社會的經濟負擔［14］。因此尋找腰椎壓縮性骨折術后再發骨折相關評估標志物對臨床治療有重要作用。

SDF-1α 是一種趨化因子，在炎癥環境中被強烈誘導［15］。SDF-1α 是體內炎癥單核細胞的有效化學吸引劑，在脊髓損傷模型中，局部表達的SDF-1α 與基質金屬蛋白酶9一起支持單核細胞遷移到受傷的脊髓中［16］。在骨損傷早期的各種炎性介質亦能調節SDF-lα 表達，動物實驗發現，通過給予小鼠間歇性應力刺激，在一定程度上造成細微的二次損傷，可明顯延長骨折區域的炎性反應期，使骨膜中SDF-1α表達升高，誘導骨髓間充質干細胞遷移至骨損傷部位［17］。本研究發現，老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α 水平顯著高于對照組，再發骨折組血清SDF-1α 水平顯著高于未再發骨折組。提示SDF-1α參與腰椎壓縮性骨折進程，血清SDF-1α水平升高可能預示著PKP后再發骨折風險增加。

CXCR4 是趨化因子SDF-1α 的特異性G 蛋白偶聯7跨膜受體，是維持和更新基質細胞的必需品［18］。CXCR4是可單獨被CXC 趨化因子配體12（CXCL12）觸發，進一步促進CXCR4 轉移、血管生成、腫瘤進展［19］。研究表明，CXCR4/CXCL12 信號傳導在促進前列腺癌細胞向骨轉移方面起重要作用，調節CXCR4 表達可控制癌細胞向骨髓內成骨細胞的趨化性［20］。骨髓間充質干細胞是骨髓內一種具有多向分化潛能的干細胞，機體受損時其能在受傷組織細胞分泌的趨化因子影響下，遷移到骨折區域或骨缺損處，促進骨愈合，人體內SDF-1α/CXCR4信號通路在骨髓間充質干細胞的遷移中發揮重要作用［21］。本研究發現，老年腰椎壓縮性骨折患者血清CXCR4水平較對照組顯著升高，且PKP 后再發骨折患者血清CXCR4 水平高于未再發骨折患者。表明CXCR4 參與腰椎壓縮性骨折的發生、發展，其高水平預示再發骨折的可能性增加。本研究還發現，老年腰椎壓縮性骨折患者血清SDF-1α 與CXCR4 水平呈正相關，與ZHANG 等［21］研究結果一致，提示二者存在協同作用，共同影響腰椎壓縮性骨折的發生。

BMD 是評估骨質疏松癥患者的重要指標［22］。本研究顯示，再發骨折組術前腰椎L2~4BMD（T值）顯著低于未再發骨折組，骨水泥注入量、有骨水泥滲漏比例顯著高于未再發骨折組；術前腰椎L2~4BMD（T值）水平低、骨水泥注入量水平高、有骨水泥滲漏是影響老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發骨折的獨立危險因素。可能原因為隨著年齡的增長，老年患者的BMD 值降低，骨量減少，骨骼堅韌結構發生變性，PKP 后易再發骨折。將骨水泥注入壓縮椎骨時，骨水泥量過大會溢出造成椎骨再骨折。提示臨床上要關注腰椎L2~4BMD、骨水泥注入量和骨水泥滲漏情況，及時給予干預，降低PKP 后再骨折的發生率。進一步分析還顯示，血清SDF-1α 水平高、CXCR4 水平高是老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發骨折的獨立危險因素，血清SDF-1α、CXCR4 聯合預測老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發骨折的價值較高。表明SDF-1α、CXCR4水平能夠評估老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再骨折情況，可作為預測PKP后再骨折的生物標志物。

綜上所述，血清SDF-1α、CXCR4 水平升高是老年腰椎壓縮性骨折患者PKP 后再發骨折的危險因素，二者聯合作為患者PKP 后再發骨折的預測價值較高。但本研究未探究SDF-1α、CXCR4在腰椎壓縮性骨折中的具體作用機制，下一步將通過動物實驗進一步研究。