腰椎间盘突出症患者髓核组织TIMP-1、IL-27水平对术后复发的预测价值*

杨好, 陈程程, 宣以道, 索玉萍

(1.解放军联勤保障部队901医院 康复骨科, 安徽 240000; 2.山西医科大学第四临床医学院 骨科, 山西 030012)

腰椎间盘突出症的主要临床症状是腰腿疼,严重腰椎间盘突出症患者甚至可能出现下肢瘫痪和尿失禁[1]。早期明确腰椎间盘突出症发病机制、寻找相关生物指标,对降低发病率、改善治疗效果有重要意义。椎间盘变性及其炎症微环境导致的椎间盘源性疼痛起源于髓核[2],因此,探究髓核组织中相关标志物的表达可能有重要意义。基质金属蛋白酶组织抑制因子-1(tissue inhibitor of metalloproteinase-1,TIMP-1)对髓核组织中多种胶原降解有重要作用,可导致髓核出现退行性改变[3]。研究显示,免疫及炎症细胞在椎间盘髓核中大量聚集可造成细胞凋亡、坏死及胶原丢失[4]。白细胞介素27(interleukin27,IL-27)是一种重要的细胞因子,在免疫抑制和免疫促进中均扮演重要角色,与免疫炎症疾病密切相关[5]。因此,本研究通过检测腰椎间盘突出症患者髓核组织中TIMP-1、IL-27表达情况,探讨TIMP-1、IL-27在腰椎间盘突出症预后中的重要作用。

1 材料与方法

1.1 一般资料

纳入2019年12月—2021年9月住院的腰椎间盘突出症患者96例为观察组,其中男47例、女49例,平均(50.63±9.18)岁;同时纳入同期行手术治疗的腰椎骨折患者94例为对照组(均已排除腰椎间盘突出症),其中男46例、女48例,平均(50.86±9.47)岁。纳入标准:(1)观察组均经影像学检查确诊(符合诊疗指南[6])、且接受单纯髓核摘除术,对照组接受椎管减压及骨折固定术;(2)临床病例及随访资料记录完整;(3)年龄≥18岁。排除标准:(1)有慢性腰腿疼痛、脊柱病史者;(2)免疫系统疾病、急慢性感染性疾病、血液系统疾病、肝肾功能障碍疾病者;(3)复发患者排除术后从事姿势性工作、重体力工作及外伤等因素造成的复发。

1.2 研究方法

1.2.1手术方法及髓核组织样本保存 所有腰椎间盘突出症患者均行椎间孔镜髓核摘除术:局部麻醉、俯卧位,经皮椎间孔镜下操作,依据患者椎间盘类型,以不同位置进行经皮穿刺、注入对比剂、探查椎间病变位置,导丝插入后将穿刺针拔出、沿着导丝的方向插入扩张导管、摘除髓核,用生理盐水冲洗后实施消融减压术,关闭切口。腰椎骨折患者术中髓核组织,采用超声波粉碎后加入PBS缓冲液研磨,制成匀浆后于3 000 r/min转速下离心15 min,取上层血清转移至干燥EP管中保存(-80 ℃)。

1.2.2检测髓核组织TIMP-1、IL-27及炎症因子水平 采用酶联免疫吸附(ELISA)法检测患者髓核组织TIMP-1、IL-27和炎性因子,C反应蛋白(C reactive protein,CRP)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)、白细胞介素6(interleukin6,IL-6)及降钙素原(procallcitonin,PCT)水平。TIMP-1由江西艾博因生物科技有限公司提供(货号IBIO-SK518),IL-27由北京凯诗源生物科技有限公司提供(货号SEKM-0353),CRP由上海瓦兰生物科技有限公司提供(货号WK-SU00073),TNF-α由上海瓦兰生物科技有限公司提供(货号ABE10038),IL-6由江西艾博因生物科技有限公司提供(货号IB-E10049),PCT由上海瓦兰生物科技有限公司提供(货号ABE10175)水平,依据试剂盒说明进行操作。

1.2.3随访 两组患者术后均进行为期1年的电话随访,随访开始时间为患者出院后下1个月,连续随访3个月,之后每3个月随访1次,了解患者出院后腰背部的康复状况,随访截至2022年9月。依据腰椎间盘突出症诊断标准[6],若出现椎间盘局限性突出、刺激和压迫神经根及马尾而表现出神经根性疼痛、腰痛、下肢麻木无力、大小便功能障碍等症状(同时门诊复查影像学与神经定位相符)即为腰椎间盘突出症复发,根据是否复发将96例腰椎间盘突出症患者分为未复发组84例和复发组12例。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 TIMP-1、IL-27水平及炎症因子水平

观察组髓核组织IL-27、CRP、TNF-α、IL-6、PCT水平显著高于对照组,TIMP-1水平显著低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组患者髓核组织TIMP-1、IL-27水平及炎症因子水平比较

2.2 髓核组织TIMP-1、IL-27水平与炎症因子水平的相关性

Pearson相关性分析结果显示,腰椎间盘突出症患者髓核组织TIMP-1水平与CRP、TNF-α、IL-6、PCT水平均呈负相关,差异有统计学意义(P<0.05);IL-27水平与CRP、TNF-α、IL-6、PCT水平均呈正相关,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 腰椎间盘突出症患者髓核组织TIMP-1、IL-27水平与炎症因子水平的相关性

2.3 不同预后组腰椎间盘突出症患者髓核组织TIMP-1、IL-27及炎症因子水平

复发组髓核组织IL-27、CRP、TNF-α、IL-6、PCT水平显著高于未复发组,TIMP-1水平显著低于未复发组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 不同预后腰椎间盘突出症患者髓核组织TIMP-1、IL-27水平及炎症因子水平比较

2.4 髓核组织TIMP-1、IL-27水平对腰椎间盘突出症患者预后的预测价值

以TIMP-1、IL-27水平及联合预测概率值为检验变量,以腰椎间盘突出症是否复发作为状态变量,绘制ROC曲线分析TIMP-1、IL-27预后预测价值,结果显示,髓核组织TIMP-1、IL-27水平及二者联合预测腰椎间盘突出症患者复发的AUC分别为0.732、0.805、0.856,单独预测AUC均显著低于二者联合预测AUC(Z=4.384、1.803,P<0.05)。见图1、表4。

图1 髓核组织TIMP-1、IL-27水平预测腰椎间盘突出症患者复发的ROC曲线

表4 髓核组织TIMP-1、IL-27水平对腰椎间盘突出症患者复发的预测价值

2.5 TIMP-1、IL-27影响腰椎间盘突出症患者复发的logistic回归分析

以腰椎间盘突出症患者是否复发为因变量,以TIMP-1、IL-27为自变量进行logistic回归分析,结果显示,IL-27是腰椎间盘突出症复发的独立危险因素(P<0.05),TIMP-1是腰椎间盘突出症复发的保护因素(P<0.05)。见表5。

表5 TIMP-1、IL-27影响腰椎间盘突出症患者复发的logistic回归分析

3 讨论

腰痛是一种广泛而复杂的临床疾病,影响全球70%～85%的人口,然而,在超过40%的慢性腰痛病例中并无神经压迫的证据[7]。因此,椎间盘改变被认为是疼痛的主要原因。腰椎间盘突出症的特点是病程长,复发率高,难以获得根治性治疗的良好结果,导致患者长期痛苦[8]。因此,医疗领域在制定有效的治疗和康复措施以减少腰椎间盘突出症反复发作方面面临巨大挑战。研究显示,腰椎间盘突出症的重要特点是髓核中胶原成分大量丢失以及细胞老化,而二者均与细胞外基质降解过度及炎症反应激活过度有关[9-10]。TIMP-1是一种金属蛋白酶组织抑制因子,与基质金属蛋白酶间维持相对动态平衡,当各种因素诱导如炎症因子分泌异常时,二者间的动态平衡被破坏,致使细胞外基质降解,造成椎间盘退变加剧[11-12]。本研究结果显示,腰椎间盘突出症患者髓核组织中TIMP-1表达显著降低,与侯桂红等[13]研究结果基本一致。分析认为腰椎间盘突出症患者TIMP-1与基质金属蛋白酶间的动态平衡被打破,朝着有利于髓核退行性病变的方向进展,最终造成细胞外基质降解,胶原成分大量丢失,加快椎间盘疾病进展。此外,本研究结果中复发患者TIMP-1表达水平低于未复发患者,且TIMP-1可有效预测患者复发。提示临床中可将TIMP-1作为辅助检测指标用于预测腰椎间盘突出症复发,其检测水平低于98.76 ng/L时复发风险较高。IL-27是一种新型的IL-6/IL-12家族细胞因子,在免疫及炎症性疾病中可调控多种细胞成熟、增殖、分化[14-15]。本研究结果中腰椎间盘突出症患者髓核组织IL-27表达高于正常髓核组织,且与炎症因子呈正相关。分析认为疾病初期患者髓核组织暴露并激活免疫应答,使得突出部位发生慢性炎症,IL-27表达升高。另外,术后复发患者髓核组织IL-27表达较高,对预测术后复发有重要作用。分析认为部分IL-27水平较高在患者经手术治疗后,机体内免疫炎症持续存在,炎症无法彻底消退,在经过短暂症状减轻后重新出现疼痛,当机体再次受到某些刺激时,炎症反应再次过度激活进而导致腰椎间盘突出症复发。结合ROC曲线分析结果认为:当IL-27水平高于13.93 mg/L时患者复发可能性较高,与TIMP-1联合后可进一步提高预测效能。多因素分析结果显示,TIMP-1、IL-27均是腰椎间盘突出症复发的影响因素。提示二者可能在腰椎间盘突出症复发过程中相互影响,使炎症水平增加,胶原成分丢失。

综上,腰椎间盘突出症患者髓核组织中TIMP-1表达降低、IL-27表达升高,且二者表达水平与炎症因子水平显著相关,其可能是参与腰椎间盘突出症炎性病变的重要细胞因子。一方面TIMP-1、IL-27检测方法简便、临床易操作且经济,临床可通过检测二者表达水平预测腰椎间盘突出症术后复发风险,以便及时采取有效预防措施,降低疾病复发情况;另一方面,临床可通过控制机体中TIMP-1、IL-27水平而综合调控治疗效果,二者有望作为腰椎间盘突出症治疗靶点。