顱腦損傷合并下肢骨折患者血清胰島素樣生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)激素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白表達(dá)的實(shí)驗(yàn)研究

楊 峰 張 濤 楊立春

(大慶龍南醫(yī)院骨二病區(qū)，黑龍江 大慶 163453)

臨床上經(jīng)常會(huì)看到骨折合并顱腦損傷患者出現(xiàn)骨折愈合明顯加快甚至出現(xiàn)異位骨化，多年來(lái)圍繞其發(fā)生機(jī)制的研究一直是學(xué)者們的研究重點(diǎn)，骨折愈合是一個(gè)復(fù)雜而有序的病理生理過程，涉及到諸多因子、激素等的參與，在顱腦損傷后這些因子、激素等的表達(dá)變化均會(huì)影響骨折愈合的速度，Wildburger[1]等發(fā)現(xiàn)顱腦損傷合并骨折患者血清中GH及IGF表達(dá)明顯增高，本實(shí)驗(yàn)為了探究腦損傷后骨折愈合加速的可能機(jī)制，選取了3個(gè)具有代表性的蛋白因子作為觀察對(duì)象進(jìn)行了連續(xù)2個(gè)月的動(dòng)態(tài)觀察，試圖了解腦損傷下這3種蛋白因子在體內(nèi)的變化規(guī)律，從而進(jìn)一步解釋顱腦損傷患者骨折愈合加速的原因?，F(xiàn)就此研究報(bào)告如下。

資料與方法

1 一般資料：本研究選擇最近2年顱腦損傷合并下肢骨折病例26例作為觀察組，男20例，女6例，年齡22-40歲，平均31.69歲，其中股骨骨折12例，脛腓骨骨折14例。單純下肢骨折36例作為對(duì)照組，其中股骨16例，脛腓骨20例。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)24小時(shí)內(nèi)有明確外傷病史，我院為首診醫(yī)院；(2)經(jīng)影像學(xué)及臨床癥狀體征確診為下肢長(zhǎng)管狀骨骨折或腦外傷合并下肢長(zhǎng)管狀骨骨折患者，年齡≤40歲；(3)病人入院檢查確定肝腎功能正常，血糖及糖化血紅蛋白正常，心電圖及心功能正常。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)有腦梗死或腦卒中發(fā)作病史；(2)有冠心病及高血壓病史；(3)骨質(zhì)疏松癥；(4)腫瘤性疾病病史及腫瘤性疾病導(dǎo)致病理骨折。本文共收錄病例62例，顱腦損傷合并下肢骨折26例為觀察組，單純下肢骨折36例為對(duì)照組。所有患者均簽署知情同意書。所有病人完善術(shù)前相關(guān)檢查，并由同一組醫(yī)師完成手術(shù)。

2 檢測(cè)方法：所有62例病人均分別于術(shù)后1天、術(shù)后3天、1周、2周、3周、4周、5周、7周、9周采集靜脈血3-5ml，注入干燥管內(nèi)，離心(4℃)，取上清液置于-20℃保存待測(cè)，生長(zhǎng)激素(GH)、血清胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)均采用酶聯(lián)免疫法(ELISA)監(jiān)測(cè)，試劑盒均采用北京科美東雅生物技術(shù)有限公司提供，操作按說明書由專人進(jìn)行。

4 結(jié)果

4.1 2組病人傷后不同時(shí)間段血清IGF、GH、BMP濃度比較：觀察組傷后3周內(nèi)血清IGF 濃度明顯升高，4-5周依然維持較高水平，但與3周前比較有所下降，7-9周與對(duì)照組比較無(wú)明顯差異。見表1。

表1 2組患者傷后不同時(shí)間段血清IGF 濃度比較

注：顱腦損傷合并骨折組(觀察組)病人中5周內(nèi)IGF血清含量明顯高于單純骨折組(對(duì)照組)，與單純骨折組(對(duì)照組)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0 05)。

4.2 2組患者傷后不同時(shí)間段血清CH 濃度比較：結(jié)果表明觀察組傷后2周內(nèi)血清GH 濃度明顯升高，2-5周時(shí)依然維持較高水平，但與2周前比較有所下降，7-9周與對(duì)照組比較無(wú)明顯差異。見表2。

表2 2組患者傷后不同時(shí)間段血清GH 濃度比較

注：顱腦損傷后2周內(nèi)生長(zhǎng)激素持續(xù)升高，3周時(shí)有所下降，但仍遠(yuǎn)高于對(duì)照組，4周時(shí)再次升高，至第7周時(shí)有所下降，但仍高于對(duì)照組，至第9周時(shí)下降明顯，但仍比對(duì)照組高，而單純骨折組(對(duì)照組)生長(zhǎng)激素在3天內(nèi)增高明顯，1周后開始下降，2周時(shí)已降至正常。路腦損傷合并骨折組(觀察組)與單純骨折組(對(duì)照組)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0 05)。

4.3 2組患者傷后不同時(shí)間段血清BMP 濃度比較：結(jié)果表明觀察組傷后5周內(nèi)血清BMP 濃度明顯升高，7周時(shí)依然維持較高水平，但與5周前比較有所下降，9周時(shí)與對(duì)照組比較無(wú)明顯差異。見表3。

表3 2組患者傷后不同時(shí)間段血清BMP 濃度比較

注：在單純骨折組(對(duì)照組)，BMP在傷后3天開始增高，傷后1周達(dá)峰值，并且持續(xù)到第3周，而后逐漸下降，至第5周已經(jīng)降至正常。而腦損傷伴骨折組(觀察組)于傷后第2天即有顯著提高，傷后1周時(shí)達(dá)最高值，但明顯高于對(duì)照組傷后1周的數(shù)值，此后所有所下降，但依然高于對(duì)照組傷后1周的數(shù)值，至第3周時(shí)與對(duì)照組傷后1周數(shù)值相當(dāng)，并一直持續(xù)到傷后第5周，此后開始下降，至第7周時(shí)依然高于對(duì)照組第7周時(shí)的數(shù)值(P<0 05)，到第9周時(shí)與對(duì)照組第9周時(shí)的數(shù)值相當(dāng)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0 05)。

討 論

在臨床實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)看到腦損傷伴骨折的病人出現(xiàn)骨痂過度增長(zhǎng)，骨折愈合加速的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)異位骨化。骨折愈合是一個(gè)較為復(fù)雜的骨再生過程，往往伴隨多種生物學(xué)調(diào)整機(jī)制，涉及一系列細(xì)胞的募集、增殖及分化，并且全身及局部細(xì)胞產(chǎn)生或傳遞多種細(xì)胞因子、激素及神經(jīng)遞質(zhì)，這些物質(zhì)共同作用最終達(dá)到骨折愈合。一般認(rèn)為，中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損后會(huì)導(dǎo)致大量體液因子及激素釋放，其中很多因子能有效地促進(jìn)骨愈合，這些能促進(jìn)骨愈合的因子被稱為骨誘導(dǎo)因子。本文選取了3個(gè)具有代表性的骨誘導(dǎo)因子作為觀察對(duì)象進(jìn)行了連續(xù)2個(gè)月的動(dòng)態(tài)觀察，試圖了解腦損傷下這3種骨誘導(dǎo)因子在體內(nèi)的變化規(guī)律。

胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)主要由肝臟合成與分泌，在體內(nèi)成骨細(xì)胞也可以合成及分泌胰島素樣生長(zhǎng)因子-1及胰島素樣生長(zhǎng)因子-2，胰島素樣生長(zhǎng)因子由生長(zhǎng)激素介導(dǎo)，可增加蛋白質(zhì)及膠原合成，促進(jìn)軟骨細(xì)胞分裂及成骨細(xì)胞分化、成熟及補(bǔ)充，通常情況下局部胰島素樣生長(zhǎng)因子以自分泌及旁分泌方式調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞功能。在體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞中，現(xiàn)已證實(shí)，胰島素樣生長(zhǎng)因子可以促進(jìn)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)且有劑量依賴性，在體內(nèi)胰島素樣生長(zhǎng)因子能刺激成骨細(xì)胞的有絲分裂，刺激I型膠原合成，通過抑制膠原酶的表達(dá)減少骨膠原降解，這為胰島素樣生長(zhǎng)因子在體內(nèi)使用促進(jìn)骨折愈合提供了理論基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)顱腦損傷合并骨折組病人中5周內(nèi)IGF血清含量明顯高于單純骨折組，與單純骨折組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以后逐漸下降，到第7周降至正常。Wildburger等認(rèn)為這是因?yàn)槭軗p腦組織周圍和腦脊液中IGF濃度升高，通過受損的血腦屏障被運(yùn)輸?shù)窖褐械慕Y(jié)果。生長(zhǎng)激素是垂體在應(yīng)激反應(yīng)中分泌的主要激素之一，主要由腺垂體分泌，在骨的生長(zhǎng)及骨折愈合中起著重要作用，有實(shí)驗(yàn)證明，切除垂體可導(dǎo)致骨發(fā)生遲緩，甚至使骨的生長(zhǎng)停滯。Olney研究發(fā)現(xiàn)，GH作用機(jī)制是其作用于整個(gè)生長(zhǎng)板，刺激生長(zhǎng)板處細(xì)胞分裂、增殖來(lái)促進(jìn)骨生長(zhǎng)。目前認(rèn)為GH與IGF具有協(xié)同作用，GH與IGF相互介導(dǎo)產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。GH對(duì)骨的作用通過IGF介導(dǎo)后，可促進(jìn)已分化的成骨細(xì)胞合成骨基質(zhì)還可通過刺激IGF生成，促進(jìn)成骨細(xì)胞有絲分裂，從而促進(jìn)骨愈合。Wildburger等研究表明顱腦損傷合并骨折患者血清中生長(zhǎng)激素出現(xiàn)2次增高，說明GH在顱腦損傷及后續(xù)的病理生理反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，顱腦損傷后2周內(nèi)生長(zhǎng)激素持續(xù)升高，3周時(shí)有所下降，但仍遠(yuǎn)高于對(duì)照組，4周時(shí)再次升高，至第7周時(shí)有所下降，但仍高于對(duì)照組，至第9周時(shí)下降明顯，但仍比對(duì)照組高，而單純骨折組(對(duì)照組)生長(zhǎng)激素在3天內(nèi)增高明顯，1周后開始下降，2周時(shí)已降至正常，這一結(jié)果與Wildburger的研究結(jié)果類似，表明GH的2次增高是骨折愈合加速及出現(xiàn)異位骨化的可能原因。BMP屬于TGF-?超家族，是目前研究最為深入的成骨活性因子，在胚胎發(fā)育和骨折愈合修復(fù)中有重要作用，可誘導(dǎo)具有分化潛能細(xì)胞不可逆的向成軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞方向分化，有人研究[2]發(fā)現(xiàn)在骨折兩周左右的骨痂中，成骨細(xì)胞，成軟骨細(xì)胞均有BMP mRNA的高表達(dá)，此外BMP不僅可在骨折部位誘導(dǎo)成骨前體細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，并能進(jìn)一步刺激成熟的成骨細(xì)胞分泌基質(zhì)，促進(jìn)鈣鹽沉積，從而形成新生骨，還可以在肌肉韌帶等周圍募集間充質(zhì)細(xì)胞，并誘導(dǎo)其向骨細(xì)胞分化，從而形成異位骨化，Scherbel發(fā)現(xiàn)顱腦損傷合并骨折的病人骨折周圍軟組織及關(guān)節(jié)周圍軟組織尤其是髖關(guān)節(jié)周圍肌組織中BMP高表達(dá)[3]，而單純骨折病人僅在骨折周圍軟組織中出現(xiàn)BMP高表達(dá)，他們認(rèn)為中樞神經(jīng)損傷可能使介導(dǎo)骨形成的因素釋放增加，BMP表達(dá)上調(diào)可能是顱腦損傷患者加速骨愈合及異位骨化的使動(dòng)因素。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在單純骨折組(對(duì)照組)，BMP在傷后3天開始增高，傷后1周達(dá)峰值，并且持續(xù)到第3周，而后逐漸下降，至第5周已經(jīng)降至正常。而腦損傷伴骨折組(觀察組)于傷后第2天即有顯著提高，傷后1周時(shí)達(dá)最高值，但明顯高于對(duì)照組傷后1周的數(shù)值，此后所有所下降，但依然高于對(duì)照組傷后1周的數(shù)值，至第3周時(shí)與對(duì)照組傷后1周數(shù)值相當(dāng)，并一直持續(xù)到傷后第5周，此后開始下降，至第7周時(shí)依然高于對(duì)照組第7周時(shí)的數(shù)值，到第9周時(shí)與對(duì)照組第9周時(shí)的數(shù)值相當(dāng)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。BMP在腦損傷伴骨折后血清中的動(dòng)態(tài)變化提示：BMP就是腦損傷時(shí)促進(jìn)骨折加速愈合的因素之一。

總之，腦外傷調(diào)節(jié)骨折修復(fù)的作用機(jī)制十分復(fù)雜，合并有顱腦損傷的骨折患者出現(xiàn)骨折愈合加速及異位骨化的現(xiàn)象一直備受關(guān)注[4]。顱腦損傷后骨折愈合加速一般認(rèn)為是受多種因素、多種因子及激素協(xié)同作用的結(jié)果，但各種因素、因子、激素單獨(dú)作用的機(jī)制尚不完全清楚，大多屬于試驗(yàn)推測(cè)，隨著各類研究的不斷深入和擴(kuò)展，必將為骨折修復(fù)及骨折延遲愈合及不愈合提供新的治療手段。