血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平與創傷性骨折延遲愈合的關系

王旭，徐魁偉，馮殿發，張曉志

遼寧省健康產業集團阜新礦總醫院骨外一科，遼寧阜新 123000

創傷性骨折是骨折常見的類型，主要因暴力破壞（直接和間接）或意外事故等使受力處骨向內彎曲折斷或受力作用點以外部位骨折端向外折斷，造成骨的連續性和/或完整性中斷［1］。手術是創傷性骨折的有效治療方式，但部分患者易在術后出現骨折延遲愈合，增加再骨折、骨不連風險，嚴重影響患者預后［2］。研究表明，骨轉換失衡是骨折延遲愈合的關鍵病理生理機制［3］。骨形態發生蛋白（BMP）-9 是一種多效配體蛋白，能通過促進成骨細胞分化參與骨轉換過程［4］。過氧化物酶體增殖物激活受體γ 共激活因子-1α（PGC-1α）是一種轉錄輔助激活因子，能通過促進成骨細胞增殖和分化參與骨轉換過程［5］。骨特異性堿性磷酸酶（BSAP）是一種磷酸單酯酶，其水平濃度與成骨細胞活性和功能密切相關［6］。目前關于BMP-9、PGC-1α、BSAP 與創傷性骨折愈合的關系報道較少。2021 年10 月—2023 年6月，我們探討了血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平與創傷性骨折延遲愈合的關系，以期為降低骨折延遲愈合提供一定依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2022 年1 月—2023 年3 月遼寧省健康產業集團阜新礦總醫院收治的創傷性骨折術后延遲愈合患者71 例為延遲愈合組，按1∶1 病例對照形式選取創傷性骨折術后愈合正常患者71 例為正常愈合組。納入標準：①年齡≥18 歲；②創傷性骨折；③骨折術后延遲愈合符合國際骨質疏松癥基金會共識報告標準：連續動態觀察3 個月骨折斷端沒有明顯愈合跡象［7］；④接受內固定手術治療；⑤資料完整。排除標準：①伴有其他部位嚴重創傷；②代謝性骨病、骨結核、骨關節炎等其他骨疾病患者；③初次骨折手術；④長期使用激素藥物；⑤嚴重心肝腎功能損害；⑥腦卒中、心肌梗死等危重癥患者；⑦惡性腫瘤或自身免疫性疾病。收集創傷性骨折患者性別、年齡、骨折原因（交通事故、高空墜落、跌倒、運動）、骨折部位（單一部位、多部位）、骨折類型（開放性骨折、閉合性骨折）、吸煙、飲酒、基礎疾病、骨質疏松癥［8］、內固定方式（髓內釘固定、鋼板內固定）、手術時間、術中出血量和術后感染等資料。本研究患者或家屬簽署知情同意書，且經醫院倫理委員會批準（批準號：2023倫審301）。

1.2 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP檢測 采集創傷性骨折患者術后1 周4 mL 空腹肘靜脈血，3 000 r/min離心10 min（離心半徑8 cm），取上層血清使用杭州聯科生物技術股份有限公司提供的BMP-9 酶聯免疫吸附法試劑盒（編號：70-EK1313）、江西江藍純生物試劑有限公司提供的PGC-1α、BSAP 酶聯免疫吸附法試劑盒（編號：JLC20067、JLC20083）檢測血清BMP-9、PGC-1α、BSAP。

1.3 統計學方法 采用SPSS28.0 統計軟件。計量資料以±s±s或M（P25，P75）表示，兩組間比較采用t或U檢驗；計數資料以頻數/百分比表示，比較采用χ2檢驗。多因素Logistic回歸分析影響創傷性骨折愈合的因素；受試者工作特征（ROC）曲線分析血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平對創傷性骨折延遲愈合的預測價值。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 延遲愈合組與正常愈合組血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平比較 延遲愈合組血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平低于正常愈合組（P＜0.05）。見表1。

表1 延遲愈合組與正常愈合組血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平比較（± s± s）

表1 延遲愈合組與正常愈合組血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平比較（± s± s）

組別延遲愈合組正常愈合組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 延遲愈合組與正常愈合組臨床資料比較 延遲愈合組年齡大于正常愈合組，糖尿病比例、骨質疏松癥比例、術后感染比例高于正常愈合組（P均＜0.05）。見表2。

表2 延遲愈合組與正常愈合組臨床資料比較

2.3 影響創傷性骨折愈合的多因素Logistic 回歸分析結果 年齡增加、糖尿病、骨質疏松癥為影響創傷性骨折愈合的獨立危險因素，BMP-9、PGC-1α、BSAP升高為獨立保護因素（P均＜0.05）。見表3。

表3 影響創傷性骨折愈合的多因素Logistic回歸分析結果

2.4 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平對創傷性骨折延遲愈合的預測價值 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平聯合預測創傷性骨折延遲愈合的AUC為0.928，大于BMP-9、PGC-1α、BSAP 單獨預測的0.778、0.791、0.788（Z分別為4.173、4.004、3.848，P均＜0.05）。見表4。

表4 血清BMP-9、PGC-1α、BSAP水平對創傷性骨折延遲愈合的預測價值

3 討論

骨折愈合是骨折斷端骨塑建與骨重建的過程，骨骼是高度動態變化器官，骨組織會不斷地通過成骨細胞形成新骨和破骨細胞吸收舊骨以進行骨塑建和骨重建，這種骨轉換的自我更新過程能促進骨組織再生修復，若骨轉換失衡則會抑制骨痂形成，導致骨折延遲愈合或不愈合［9］。BMP 是轉化生長因子β超家族成員，最初因具有骨誘導活性而被發現，截止目前已發現超過20 種BMP 成員，結構雖然類似，但具有不同功能［10］。BMP-9 是BMP 家族中唯一保留前結構域區的成員，這種結構能保護BMP-9 結構穩定，使得BMP-9 成為誘導成骨效應最強的BMP 因子［11］。賀晉棟等［12］研究報道，下調BMP-9 會抑制下載骨折患者成骨細胞增殖、遷移和分化。宋雨澤等［13］實驗指出，骨折部位BMP-9 高表達能改善骨代謝，促進骨質疏松大鼠骨折后愈合。本研究結果顯示，創傷性骨折延遲愈合患者血清BMP-9 水平降低，而BMP-9 升高為影響創傷性骨折愈合的獨立保護因素，說明BMP-9 升高可能降低創傷性骨折延遲愈合風險。其可能機制：BMP-9 能與BMP 受體結合激活受體激酶，活化內部小母親抗肢癱同系物（Smad），通過經典BMP/Smad 通路誘導成骨細胞分化，改善骨轉換過程，進而促進骨折愈合；此外BMP-9還能通過轉化生長因子β1、缺口受體、Wnt/β-連環蛋白、絲裂原活化蛋白激酶等非經典通路協同或增強成骨細胞分化，促進骨折愈合［14］。

PGC-1α是一種在腦、心、肝、腎、骨骼、脂肪等組織線粒體中表達的轉錄輔助激活因子，在葡萄糖代謝、肌纖維類型轉化、能量儲存、骨骼肌能量代謝等過程中發揮重要作用。實驗發現，老齡化小鼠PGC-1α基因低表達或敲除會抑制骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化，導致破骨細胞介導的骨吸收增強，引起骨轉換失衡［15］。李正宙等［16］研究顯示，上調PGC-1α能減少高糖高脂誘導的成骨細胞損傷，增強成骨細胞存活率。本研究結果顯示，創傷性骨折延遲愈合患者血清PGC-1α 水平降低，而PGC-1α 升高為影響創傷性骨折愈合的獨立保護因素，說明PGC-1α 升高可能降低創傷性骨折延遲愈合風險。其機制可能是PGC-1α升高減少成骨細胞線粒體損傷，抑制成骨細胞炎癥、氧化應激和凋亡，保護成骨細胞功能，以滿足組織形成需要，促進骨折愈合［17］。同時PGC-1α升高還能激活Wnt/β-連環蛋白、河馬、絲裂原活化蛋白激酶等信號通路增強成骨細胞增殖、分化，維持骨轉換穩態，促進骨折愈合［18］。

堿性磷酸酶（ALP）是一種來自肝、腎、骨骼、小腸、生殖細胞、胎盤等組織的膜結合糖蛋白，其主要作用是水解成骨過程中的磷酸酯，解除磷酸鹽對骨鹽形成的抑制，以促進成骨細胞增殖和分化，因此被認為是反映成骨活化的指標［19］。但成人血液中ALP主要來源于肝臟和骨骼，總ALP 受肝臟影響并不能特異性反映骨形成，BSAP是活躍成骨細胞產生的一種ALP，又稱骨堿性磷酸酶（BALP），相比總ALP 更能反映骨形成［20］。目前，BSAP已被作為骨轉換標志物用于多種骨骼疾病診斷、療效評價［6，20］。本研究結果顯示，創傷性骨折延遲愈合患者血清BSAP 水平降低，而BSAP 升高為影響創傷性骨折愈合的獨立保護因素，說明BSAP 升高可能降低創傷性骨折延遲愈合風險，其機制可能是BSAP 升高反映成骨細胞活性增強，維持骨轉換過程以促進骨折愈合。這與陳偉等［21］報道BSAP 升高是創傷性脛骨干骨折延遲愈合獨立因素結果相符。

本研究還發現，年齡增加、糖尿病、骨質疏松癥為影響創傷性骨折愈合的獨立危險因素，可能原因：高齡患者新陳代謝更差，骨折處分解代謝緩慢，營養物質不足，影響骨折愈合［22］；糖尿病患者因炎癥反應、氧化應激、胰島素抵抗、晚期糖基化終末產物累積、血糖紊亂等會影響骨代謝過程，誘導骨細胞凋亡，導致骨折延遲愈合［23］；骨質疏松癥患者骨密度下降和骨吸收增加，會破壞骨轉換穩態，影響骨折愈合［8］。本研究ROC 曲線分析發現，血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平聯合預測創傷性骨折延遲愈合的AUC，大于血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平單獨預測。說明血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平可能成為創傷性骨折術后延遲愈合的輔助預測指標，且聯合檢測血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平能提升預測價值。

綜上所述，創傷性骨折術后延遲愈合患者血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平降低，與骨折延遲愈合獨立相關，血清BMP-9、PGC-1α、BSAP 水平可能成為創傷性骨折術后延遲愈合的輔助預測指標，且三項聯合預測創傷性骨折術后延遲愈合的價值較高。