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【摘要】 目的 分析骨折合并脑外伤患者血清中转化生长因子β1(TGF-β1)含量,探讨TGF-β1在脑外伤促进骨折愈合中的作用。方法 对27例骨折合并脑外伤患者、36例单纯骨折患者、32例单纯脑外伤患者,分别于伤后1、3、7、14 d采用酶联免疫法进行血清TGF-β1含量检测,并与20例正常人血清TGF-β1含量对照。结果 骨折合并脑外伤组血清TGF-β1含量明显低于单纯骨折组及单纯脑外伤组(P<0.05);正常人血清TGF-β1含量高于其他各组(P<0.05);单纯骨折组与单纯脑外伤组血清TGF-β1含量无明显差异(P>0.05)。结论 TGF-β1可能在脑外伤促进骨折愈合中起着重要作用;血清TGF-β1的降低可能是脑外伤促进骨折愈合机制之一。
【关键词】TGF-β1;骨折愈合;脑外伤
Analysis of serum TGF-β1 levels in cerebral trauma affiliating bone fracture patients
【Abstract】 Objective To Analyze the serum TGF-β1 levels in cerebral trauma affiliating bone fracture patients and discuss the effects of TGF-β1 on cerebral trauma accelerating fracture healing. Methods 27 cerebral trauma and fracture patients, 36 fracture patients and 32 cerebral trauma patients were observed, The levels of TGF-β1 were detected by ELISA method on the days of 1,3, 7, 14 after trauma. There were also 20 normal serums as control. Results The serum TGF-β1 levels in cerebral trauma affiliating bone fracture patients were significantly lower than those in simple fracture or cerebral trauma patients(P<0.05). The TGF-β1 levels in normal serums were obviously higher than those in the other groups(P<0.05). There were no difference in TGF-β1 levels between simple fracture patients and simple cerebral trauma patients(P>0.05).Conclusion TGF-β1 may play an important role in cerebral trauma accelerating fracture healing, The decrease of serum TGF-β1 levels maybe one mechanism of cerebral trauma accelerating fracture healing.
【Key words】 TGF-β1fracture healingcerebral trauma
骨折的愈合是一个复杂的生物学过程,受到多种因素的影响。目前已有大量的临床实践及动物实验[1]证实脑外伤能够促进骨痂的生成,使骨折愈合速度明显加快,但关于其作用机制仍不明确。转化生长因子-β1( transforming growth factor-β1, TGF-β1)是一种多功能活性肽,广泛存在于肌肉骨骼和免疫系统中,具有抑制破骨细胞的活化,刺激成骨母细胞的增殖和活化的作用。本研究采用酶联免疫吸附法检测4组研究对象(骨折合并脑外伤组、单纯骨折组、单纯脑外伤组、正常组)血清中TGF-β1含量,探讨TGF-β1可能在脑外伤促进骨折愈合中的作用。
1 材料与方法
1.1 研究对象 收集本院创伤外科2008年5月至2009年7月间的住院患者,其中骨折合并脑外伤患者 27例、单纯骨折患者36例、单纯脑外伤患者32例;另取体检正常人20例。所有患者年龄在18~55岁, 骨折部位均为四肢长骨,脑外伤患者均有CT诊断,GCS评分均在12分以下。所有病例既往无神经系统及脑外伤史,伤前无心、肝、肾严重疾患,无血液病,无糖尿病、无骨质疏松及成骨不全。
1.2 检测方法 各组病例均在伤后第1、3、7、14天,清晨空腹,取肘正中静脉血约3 ml,3500r/min离心10 min,分离血清,-20℃冰箱冷藏。血清TGF-β1采用双抗体夹心ELISA法测定。试剂盒由上海西唐生物科技有限公司提供,并严格按照试剂盒说明操作。
1.3 统计分析 用SPSS 13.0统计学软件进行数据处理,结果以(x±s)表示,两组间数据比较 采用t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
正常组血清TGF-β1含量为(65.25±8.21)ng/ml,其他三组的含量显著降低(P<0.05) ;骨折合并脑外伤组的血清TGF-β1含量在1、3、7、14 d均比单纯骨折组及单纯脑外伤组低(P<0.05);单纯骨折组与单纯脑外伤组的血清TGF-β1含量无明显的差异(P>0.05)。血清TGF-β1在单纯骨折及单纯脑外伤组伤后逐渐增加,在骨折合并脑外伤组伤后3 d略有降低,7、14 d逐渐增加。(如表1及图1所示)
表1
各组患者血清TGF-β1测定结果(x±s,ng/ml)
组别例数伤后天数
1 d3 d7 d14 d
骨折合并脑外伤组2738.03±6.63ab37.55±9.37ab46.51±7.57ab51.28±9.15ab
单纯骨折组3644.67±5.30a49.92±7.21a56.80±9.54a61.81±8.33a
单纯脑外伤组3243.09±10.71a51.86±3.14a55.29±5.18a59.60±7.75a
正常对照组2065.25±8.21
注:与正常对照组比较,P<0.05;与单纯骨折组及单纯脑外伤组比较,P<0.05
图1 各组患者血清TGF-β1含量变化
3 讨论
多年来人们在临床实践中观察到骨折合并脑外伤患者骨痂过度生长,甚至在肌肉中出现异位骨化,骨折愈合明显快于单纯的骨折。国外Perkins等[2]对股骨干骨折合井脑外伤及单纯股骨干骨折的患者均采用髓内钉固定,作对比发现,合并脑外伤的患者骨痴量显著高于后者,骨折愈合时间较无脑外伤的骨折患者缩短1/3。国内也有相关报道。但是关于脑外伤促进骨折愈合的机制仍不明了。近年来,有部分学者[3]研究了脑外伤加速骨折愈合中可能涉及的因子,如:骨形态发生蛋白(BMP)、胰岛素样生长因子( IGF-I)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、血管内皮生长因子(VEGF)等,转化生长因子(TGF-β)在合并脑外伤的骨折患者血清中的变化尚未见报道。
转化生长因子(TGF-β)是一族具有多种功能的蛋白多肽,广泛存在于动物正常细胞及转化细胞中,以骨组织和血小板含量最为丰富。目前在哺乳动物体内发现存在3种亚型,即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3,其中以TGF-β1含量最高。已有大量研究[4]证明TGF-β1对骨折的愈合起重要的调节作用,在骨折愈合的不同阶段TGF-β1的表达不同。国内王守君[5]等发现大鼠股骨骨折合并脑外伤时血清TGF-β1水平明显降低,并在伤后渐增。本实验结果显示单纯骨折及脑外伤合并骨折患者血清中TGF-β1含量均显著降低(P<0.05),并且随着伤后骨折的愈合逐渐增加。这与王守君等人的动物实验检测结果基本一致,从临床方面证实了骨折患者血清中TGF-β1含量的变化。
本实验还发现脑外伤合并骨折患者血清TGF-β1水平明显低于单纯骨折组及单纯脑外伤组(P<0.05)。有文献报道[6],骨折或脑外伤后TGF-β1可能向脑内损伤区或骨折局部聚集进行脑损伤修复和调节骨折愈合。脑外伤合并骨折患者血清TGF-β1水平低于其他两组,可能与血清中TGF-β1向脑损伤区及骨折局部过度聚集有关。可能由于TGF-β1在骨折部位过度聚集,加快了骨折的愈合。
综上所述,脑外伤合并骨折患者血清TGF-β1水平明显降低,TGF-β1可能在合并脑外伤患者的骨折愈合中起着重要作用。
参考文献
[1] Boes M, Kain M, Kakar S,et al.Osteogenic effects of traumatic brain injury on experimental fracture-healing. J Bone Joint Surg Am,2006,88(4):738-43.
[2] Perkins R, Skirving AP. Callus formation and the rate of healing of femoral fractures in patients with head injuries. J Bone Joint Surg, 1987, 69:521-524.
[3] Morley J, Marsh S, Drakoulakis E,et al. Does traumatic brain injury result in accelerated fracture healing Injury,2005,36(3):363-368.
[4] Clarke SA, Brooks RA, Lee PT, et al. Bone growth into a ceramic-filled defect around an implant. The response tot ransforming growth factor betal. J Bone Joint SurgBr,2004,86:126.
[5] 王守君,张柳,孙良智,等. 大鼠股骨骨折合并脑外伤时骨愈合过程中TGF-β1的作用. 第四军医大学学报,2006;27 (15):1407-1410.
[6] Wildemann B, Schmidmaier G, Brenner N, et al. Quantification, localization, and expression of IGF-I and TGF-beta1 during growth factor stimulated fracture healing. Calcif Tissue Int,2004,74(4):388-397.
【关键词】TGF-β1;骨折愈合;脑外伤
Analysis of serum TGF-β1 levels in cerebral trauma affiliating bone fracture patients
【Abstract】 Objective To Analyze the serum TGF-β1 levels in cerebral trauma affiliating bone fracture patients and discuss the effects of TGF-β1 on cerebral trauma accelerating fracture healing. Methods 27 cerebral trauma and fracture patients, 36 fracture patients and 32 cerebral trauma patients were observed, The levels of TGF-β1 were detected by ELISA method on the days of 1,3, 7, 14 after trauma. There were also 20 normal serums as control. Results The serum TGF-β1 levels in cerebral trauma affiliating bone fracture patients were significantly lower than those in simple fracture or cerebral trauma patients(P<0.05). The TGF-β1 levels in normal serums were obviously higher than those in the other groups(P<0.05). There were no difference in TGF-β1 levels between simple fracture patients and simple cerebral trauma patients(P>0.05).Conclusion TGF-β1 may play an important role in cerebral trauma accelerating fracture healing, The decrease of serum TGF-β1 levels maybe one mechanism of cerebral trauma accelerating fracture healing.
【Key words】 TGF-β1fracture healingcerebral trauma
骨折的愈合是一个复杂的生物学过程,受到多种因素的影响。目前已有大量的临床实践及动物实验[1]证实脑外伤能够促进骨痂的生成,使骨折愈合速度明显加快,但关于其作用机制仍不明确。转化生长因子-β1( transforming growth factor-β1, TGF-β1)是一种多功能活性肽,广泛存在于肌肉骨骼和免疫系统中,具有抑制破骨细胞的活化,刺激成骨母细胞的增殖和活化的作用。本研究采用酶联免疫吸附法检测4组研究对象(骨折合并脑外伤组、单纯骨折组、单纯脑外伤组、正常组)血清中TGF-β1含量,探讨TGF-β1可能在脑外伤促进骨折愈合中的作用。
1 材料与方法
1.1 研究对象 收集本院创伤外科2008年5月至2009年7月间的住院患者,其中骨折合并脑外伤患者 27例、单纯骨折患者36例、单纯脑外伤患者32例;另取体检正常人20例。所有患者年龄在18~55岁, 骨折部位均为四肢长骨,脑外伤患者均有CT诊断,GCS评分均在12分以下。所有病例既往无神经系统及脑外伤史,伤前无心、肝、肾严重疾患,无血液病,无糖尿病、无骨质疏松及成骨不全。
1.2 检测方法 各组病例均在伤后第1、3、7、14天,清晨空腹,取肘正中静脉血约3 ml,3500r/min离心10 min,分离血清,-20℃冰箱冷藏。血清TGF-β1采用双抗体夹心ELISA法测定。试剂盒由上海西唐生物科技有限公司提供,并严格按照试剂盒说明操作。
1.3 统计分析 用SPSS 13.0统计学软件进行数据处理,结果以(x±s)表示,两组间数据比较 采用t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
正常组血清TGF-β1含量为(65.25±8.21)ng/ml,其他三组的含量显著降低(P<0.05) ;骨折合并脑外伤组的血清TGF-β1含量在1、3、7、14 d均比单纯骨折组及单纯脑外伤组低(P<0.05);单纯骨折组与单纯脑外伤组的血清TGF-β1含量无明显的差异(P>0.05)。血清TGF-β1在单纯骨折及单纯脑外伤组伤后逐渐增加,在骨折合并脑外伤组伤后3 d略有降低,7、14 d逐渐增加。(如表1及图1所示)
表1
各组患者血清TGF-β1测定结果(x±s,ng/ml)
组别例数伤后天数
1 d3 d7 d14 d
骨折合并脑外伤组2738.03±6.63ab37.55±9.37ab46.51±7.57ab51.28±9.15ab
单纯骨折组3644.67±5.30a49.92±7.21a56.80±9.54a61.81±8.33a
单纯脑外伤组3243.09±10.71a51.86±3.14a55.29±5.18a59.60±7.75a
正常对照组2065.25±8.21
注:与正常对照组比较,P<0.05;与单纯骨折组及单纯脑外伤组比较,P<0.05
图1 各组患者血清TGF-β1含量变化
3 讨论
多年来人们在临床实践中观察到骨折合并脑外伤患者骨痂过度生长,甚至在肌肉中出现异位骨化,骨折愈合明显快于单纯的骨折。国外Perkins等[2]对股骨干骨折合井脑外伤及单纯股骨干骨折的患者均采用髓内钉固定,作对比发现,合并脑外伤的患者骨痴量显著高于后者,骨折愈合时间较无脑外伤的骨折患者缩短1/3。国内也有相关报道。但是关于脑外伤促进骨折愈合的机制仍不明了。近年来,有部分学者[3]研究了脑外伤加速骨折愈合中可能涉及的因子,如:骨形态发生蛋白(BMP)、胰岛素样生长因子( IGF-I)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、血管内皮生长因子(VEGF)等,转化生长因子(TGF-β)在合并脑外伤的骨折患者血清中的变化尚未见报道。
转化生长因子(TGF-β)是一族具有多种功能的蛋白多肽,广泛存在于动物正常细胞及转化细胞中,以骨组织和血小板含量最为丰富。目前在哺乳动物体内发现存在3种亚型,即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3,其中以TGF-β1含量最高。已有大量研究[4]证明TGF-β1对骨折的愈合起重要的调节作用,在骨折愈合的不同阶段TGF-β1的表达不同。国内王守君[5]等发现大鼠股骨骨折合并脑外伤时血清TGF-β1水平明显降低,并在伤后渐增。本实验结果显示单纯骨折及脑外伤合并骨折患者血清中TGF-β1含量均显著降低(P<0.05),并且随着伤后骨折的愈合逐渐增加。这与王守君等人的动物实验检测结果基本一致,从临床方面证实了骨折患者血清中TGF-β1含量的变化。
本实验还发现脑外伤合并骨折患者血清TGF-β1水平明显低于单纯骨折组及单纯脑外伤组(P<0.05)。有文献报道[6],骨折或脑外伤后TGF-β1可能向脑内损伤区或骨折局部聚集进行脑损伤修复和调节骨折愈合。脑外伤合并骨折患者血清TGF-β1水平低于其他两组,可能与血清中TGF-β1向脑损伤区及骨折局部过度聚集有关。可能由于TGF-β1在骨折部位过度聚集,加快了骨折的愈合。
综上所述,脑外伤合并骨折患者血清TGF-β1水平明显降低,TGF-β1可能在合并脑外伤患者的骨折愈合中起着重要作用。
参考文献
[1] Boes M, Kain M, Kakar S,et al.Osteogenic effects of traumatic brain injury on experimental fracture-healing. J Bone Joint Surg Am,2006,88(4):738-43.
[2] Perkins R, Skirving AP. Callus formation and the rate of healing of femoral fractures in patients with head injuries. J Bone Joint Surg, 1987, 69:521-524.
[3] Morley J, Marsh S, Drakoulakis E,et al. Does traumatic brain injury result in accelerated fracture healing Injury,2005,36(3):363-368.
[4] Clarke SA, Brooks RA, Lee PT, et al. Bone growth into a ceramic-filled defect around an implant. The response tot ransforming growth factor betal. J Bone Joint SurgBr,2004,86:126.
[5] 王守君,张柳,孙良智,等. 大鼠股骨骨折合并脑外伤时骨愈合过程中TGF-β1的作用. 第四军医大学学报,2006;27 (15):1407-1410.
[6] Wildemann B, Schmidmaier G, Brenner N, et al. Quantification, localization, and expression of IGF-I and TGF-beta1 during growth factor stimulated fracture healing. Calcif Tissue Int,2004,74(4):388-397.