NF-κB通路调控IL-6/hs-CRP/TNF-α表达与 踝关节骨折临床表现及预后的 关联性研究进展

Research Progress on the Association between NF-κB Pathway Regulation of IL-6/hs-CRP/TNF-α Expression and Clinical Manifestations as Well as Prognosis in Ankle Fractures

摘要: 在踝关节发生骨折时，可诱导发生炎症反应，NF-κB信号通路作为炎症反应的重要通路来调控IL-6/hs-CRP/TNF-α表达引起骨折的一系列核心临床表现，就这些核心的临床表现来对骨折患者预后做出预测，文章将从机制、临床表现、预后评估等多个维度，系统阐述这一调控网络在踝关节骨折中的临床价值，为精准医疗在骨科创伤领域的应用提供理论依据。

Abstract: When an ankle fracture occurs, it can induce an inflammatory response. The NF-κB signaling pathway, as a crucial pathway in inflammation, regulates the expression of IL-6, hs-CRP, and TNF-α, leading to a series of core clinical manifestations in fractures. Based on these core clinical features, predictions can be made regarding patient prognosis. This article systematically elaborates on the clinical value of this regulatory network in ankle fractures from multiple dimensions, including mechanisms, clinical manifestations, and prognostic assessment, providing a theoretical basis for the application of precision medicine in orthopedic trauma.

1. 引言

骨折指骨结构的连续性完全或部分断裂，是人们生活中很常见的创伤，尤其在老年患者中更为常见。踝关节是连接小腿和脚的部分，为人体主要的负重关节之一。当人处于站立位时，踝关节约承受1.25倍体重，运动的时候其可承受高达5.5倍体重[1]，故踝关节运动损伤具有较高的发病率。随着社会经济的发展、交通运输工具的发展与社会人口老龄化的加剧，创伤骨折的发生率同样在增加，成为需要重点关注的公共卫生社会医疗问题[2]。据流行病学相关资料统计发现，近年来，在成年人及青少年人群中，踝关节损伤问题不断增多。踝关节损伤轻则影响正常活动，若治疗不当或康复做得不好会造成畸形，严重影响患者踝关节功能和生活质量。因此，一定要重视踝关节骨折的诊断与治疗[3]。踝关节骨折约占全身骨折的3.9%，是最多见关节内骨折[4]。踝关节骨折作为骨科常见重症创伤，常伴随剧烈的炎症级联反应。有大量研究表明[5]-[7]，核因子(κB) NF-κB通路是调控炎症因子表达的核心途径，其激活可促进白细胞白介素-6 (IL-6)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)及高敏C-反应蛋白(hs-CRP)的释放。其中秦航等[8]研究发现，该信号轴(TLR/NF-κB)与血清炎症因子(CRP, IL-6, PCT)的协同变化对骨感染具有显著预测价值，为早期干预提供了理论依据。本文探讨NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α轴在踝关节骨折病理生理中的作用机制，对于优化治疗策略、改善患者预后具有重要意义。

2. NF-κB通路的炎症调控机制

2.1. 通路激活机制

NF-κB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells)是一类进化保守的转录因子家族，该因子特异性结合B淋巴细胞免疫球蛋白κ轻链基因增强子(κ-light-chain-enhancer in B cells)，故名NF-κB，是一种广泛存在于真核细胞质中的转录因子家族[9]。该转录因子是由RelA (即p65)、RelB、C-Rel、p50/NF-κB1 (即p50/RelA)和p52/NF-κB2五种蛋白亚基组成同源或者异源二聚体[10]。细胞质内NF-κB的活化过程受到精细调控。NF-κB激活通路有经典通路和非经典通路[11]，在静息状态下，NF-κB通过与抑制蛋白IkB (inhibitory protein of NF-κB)结合保持非活性状态，经典通路是当出现TNF-α信号、炎症因子等因素时，比如踝关节发生骨折，这种损伤相关分子模式(DAMPs)和病原体相关分子模式(PAMPs)激活细胞膜上的模式识别受体，细胞因子与细胞膜表面的受体TNF结合后，受体发生多聚化并与细胞质中分子发生相互作用。细胞质中的分子招募激酶RIP (receptor interacting protein)，由RIP将信号传递给IKK (IkB kinase)。于是，IkB激酶被激活，受到IkB抑制的NF-κB得以暴露其核定位序列(nuclear localization signals, NLS)，迅速从细胞质进入细胞核内，与核内DNA上的特异序列相结合，从而启动或增强炎症基因的转录[12]-[14]。当非经典通路激活时，触发的信号是CD40L、BAFF、RANKL，这些触发信号释放并激活NIK，使NIK磷酸化IKKα同源二聚体，NIK-IKKα-p100复合物的形成导致p100亚基的磷酸化，进而通过26S蛋白酶体依赖性处理将p100转化为p52，进而激活p52-RelB，后者靶向不同的κB元件并诱导靶基因的转录[11] [15] [16]。

2.2. NF-κB通路对踝关节骨折关键炎症因子(IL-6/hs-CRP/TNF-α)的转录调控

NK-κB是关键且重要炎症转录基因，入核后，通过结合靶基因启动子区的κB位点，精密调控多种炎症介质的表达。Nat [17]提出“NK-κB不仅是炎症开关，更是整合机械力、代谢与免疫信号驱动肌骨病理的核心处理器”在骨折损伤的急性期NK-κB激活使巨噬细胞释放IL-6/hs-CRP/TNF-α清除坏死组织、修复发挥保护作用的过程中启动炎症反应，然而如果持续激活会导致病变部位病理转化，这个时候应处于骨折损伤的慢性期，如成骨细胞凋亡导致骨痂形成障碍和软骨细胞损伤出现疼痛与肿胀，这对骨折采取某些治疗措施后的预后具有重要作用。

2.2.1. IL-6基因调控

NF-κB可直接结合IL-6基因启动子区，显著提升其转录活性。研究表明，在骨折创伤部位，激活的NF-κB可使IL-6表达升高10倍以上[18]。IL-6对创伤局部炎症反应的急性期起重要的作用，它引起发烧还能促使急性期蛋白形成如肝细胞的C-反应蛋白[19]。因此IL-6能够广泛参与创伤与修复的全过程。Nat [20]揭示踝关节独特的滑膜–软骨–骨下三联炎症微环境，滑膜成纤维细胞通过TLR4/NK-κB通络释放IL-6/TNF-α直接侵蚀软骨细胞外基质，并激活破骨细胞导致骨侵蚀，踝关节骨折在3周内滑膜血管增生程度与血清IL-6水平呈正相关。

2.2.2. TNF-α正反馈环路

NF-κB直接调控TNF-α转录，发生创伤时，免疫调节系统启动，其中巨噬细胞中M1促炎表型分泌促炎大量因子如TNF-α、IL-1β、IL-6，激活NF-κB通路，从而就形成正反馈放大环路[21]。TNF-α由单核巨噬细胞产生，参与免疫调节、炎症等过程，在严重踝关节骨折中，这一环路可导致炎症反应失控，放大炎症反应，加重局部组织损伤。且该因子与血栓形成有很大的关系，有相关研究表明TNF-α及IL-6主要介导了凝血的激活以及纤维蛋白溶解过程的抑制，其中TNF-α可能通过IL-6参与凝血激活过程。相反，凝血激活后又能促进炎症介质的释放，这就是所谓炎症与凝血的交叉反应[22] [23]，这对静脉血栓形成也有重要意义。

2.2.3. hs-CRP合成调控

hs-CRP的本质为CRP，因其测定方法更敏感而命名，具有独特的稳定性和敏感性，较敏感的系统性炎症标志物，其血清浓度与骨折局部炎症强度密切相关。hs-CRP是临床常用的急性时相反应蛋白，主要是由肝脏生成，NF-κB通过诱导IL-6分泌，间接刺激肝细胞合成和释放hs-CRP (如上述IL-6基因调控) [24]。生理情况下血浆中含量极低，当机体出现组织损伤和炎症时，则会引起其高表达[25]，有文章指出可上升至100~1000倍[26]，因此能够在早期反映出体内炎症的变化情况[27]。也有文献报道，hs-CRP被认为是炎症反应过程最具象征性的影响因素之一，补体系统的活性受到hs-CRP激活，血管内皮细胞损伤也随之出现，血栓也开始形成，对排除静脉血栓也有重要意义[28]。

3. 踝关节骨折后炎症反应特征

发生创伤骨折时，骨骼的血管系统被破坏以及周围组织受到损伤导致巨噬细胞和血小板释放细胞因子聚集干细胞到骨折处，诱发血肿和炎症反应[29]。当踝关节部位发生炎症时，会导致骨髓、肝脏、淋巴器官的广泛激活，据上述激活调控过程，局部产生IL-6炎症因子从循环系统到达肝脏，诱导肝细胞合成hs-CRP等多种急性期蛋白。有大量相关研究表明，NF-κB被激活后，血清中6小时、24小时和3、5、7天进行C反应蛋白和IL-6的检测平均比实验室参考值高出很多，骨折创伤手术前后均会导致IL-6升高[30]。李良骐等[31]研究骨折手术前后血清中炎症因子中也发现NF-κB迅速激活后，血清TNF-α和IL-6水平在6~12小时内显著升高，hs-CRP随之上升。

3.1. 踝关节解剖结构特殊性及其对局部炎症反应的影响

踝关节作为承重枢纽，踝关节约承受1.25倍体重，运动的时候其可承受高达5.5倍体重[32]，其解剖结构决定了炎症反应区别于长骨骨干骨折的独特性，这主要源于其踝关节属于滑膜关节[33]属性及软骨–骨–滑膜构成的特殊微环境。

3.1.1. 关节液是局部炎症的“放大器”

踝关节作为滑膜关节，其封闭的关节腔内含有滑液。发生骨折伴随的韧带损伤会破坏滑膜完整性，导致关节积血血肿，这为炎症反应提供了独特的局部环境。这种“放大器”机制在于在细胞应激或损伤即骨折及伴随的软组织损伤释放的大量损伤相关分子模式(DAMPs)结合后激活促炎因子的分泌，导致关节炎症进展。它可通过促进炎症细胞迁移和定植等方式诱导关节内滑膜炎症，致力于清除组织碎片，进一步促进促炎细胞因子IL-6、肿瘤坏死因子-α即迅速启动NF-κB通路，加重滑膜炎性反应[34]。以下从踝关节以及其他滑膜关节展开论述滑膜关节损伤后关节液的炎症因子浓度与血清中浓度的关系。

3.1.2. 踝关节骨折的直接证据

一项针对47例急性关节内踝关节骨折患者的横断面研究，在术前同时采集了患者的滑膜液和血浆进行检测。结果发现，与健康对侧踝关节相比，受伤踝关节的滑膜液中IL-6、TNF-α等多种促炎细胞因子水平显著升高[35]。该研究直接比较了关节液与血清(血浆)的水平，为踝关节骨折后局部炎症因子浓度远高于系统循环提供了实证。

3.1.3. 其他滑膜关节的佐证

虽然研究对象不同，但其病理生理机制具有相似性。孙康等[36]研究通过对比膝骨性关节炎患者与健康对照组的血清和关节液样本，发现与对照组相比，患者组关节液中的IL-6等炎症因子水平均显著高于血清中的水平。动态变化更显著，随着膝骨性关节炎病情从早期向晚期进展，关节液中炎症因子水平的升高趋势比血清中更为明显。但是需要指出的是，关节液与血清炎症因子浓度的差异及其临床意义，可能因疾病性质而异。娄本敬等[37]研究发现，在系统性自身免疫性疾病如类风湿关节炎中，有研究显示，血清中的炎症因子水平与全身疾病活动度密切相关，而关节液中的同一指标则未能有效区分疾病活动状态。这提示血清指标在评估全身性炎症活动方面可能更具优势。然而，对于局限性创伤如踝关节骨折，其病理核心在于关节内的急性损伤及后续的局部炎症微环境。因此，关节液作为第一现场的生化样本，其炎症因子浓度可能对预测局部并发症如创伤后关节炎具有不可替代的价值。未来的研究应区分疾病场景，明确不同体液标志物的最佳应用范围。袁丽红等[38]研究检测了类风湿关节炎和骨关节炎(患者的血清和关节液中炎症因子的水平，发现观察组和疾病对照组关节炎症因子表达水平均低于血清表达水平。所以需要强调的是，关节液与血清中因子浓度关节并非一成不变，而是高度依赖于疾病的性质(全身与局部)与阶段(急性与慢性)。

3.2. 软骨损伤后的特殊炎症反应

踝关节骨折常伴有关节软骨的撞击或划伤。软骨细胞本身及受损的软骨基质会释放大量的损伤相关分子模式(DAMPs)，如纤维蛋白片段、透明质酸碎片等。这些DAMPs通过模式识别受体(如TLRs)强烈激活局部巨噬细胞及软骨细胞自身的NF-κB通路[17]，产生一个以IL-6、TNF-α和基质金属蛋白酶(MMPs)高表达为特征的、不同于单纯骨损伤的炎症反应。此反应的核心危害在于：NF-κB的持续激活不仅促进炎症，更直接上调MMPs的表达[28]，导致软骨细胞外基质的不可逆降解。这种“炎症–降解”循环是踝关节骨折后即使达到骨性愈合，仍遗留关节疼痛、僵硬并最终发展为创伤性关节炎的核心机制之一[20]。因此，在评估踝关节骨折预后时，需特别关注软骨损伤的存在及其所触发的特殊、持续的局部NF-κB信号激活状态。

4. NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α轴对踝关节骨折核心临床表现(疼痛、肿胀、功能障碍)的关联机制与证据

有大量研究及临床医学认为，创伤骨折后，软组织损伤、骨折、应激、感染以及低氧血症等因素会导致内环境紊乱，导致大量炎性细胞活化并释放IL-6、hs-CRP、TNF-α等炎症因子，激活疼痛信号，影响细胞和血管内外体液平衡，导致组织水肿，最后使血清内的炎症因子表达水平迅速升高[39]，这对于了解不同时期测定炎症因子对治疗方法的选择又重要的作用。

4.1. 疼痛

创伤后疼痛是关节功能康复锻炼的最大障碍，也是骨折最突出的症状，而关节内的炎症程度直接或者间接影响疼痛程度。骨折导致的疼痛是机体的一种应激反应，创伤后周围组织合成和释放多种炎症细胞因子激活并调节痛觉感受器，从而产生疼痛。张舒敏等[40]发现在大量研究中IL-6在痛风急性发作期时浓度迅速升高，痛风急性期最明显的症状就是疼痛。因此在创伤后引起疼痛时产生大量IL-6刺激PGE2 (痛觉的调控)。Kwon等[41]揭示踝关节骨折后72h TNF-α/IL-1β比值 > 2.5通过诱导中枢敏化(ACC激活 + GFAP升高)显著增加慢性疼痛风险(OR = 5.2)，该比值反映IL-1β负反馈耗竭与TNF-α持续分泌的失衡状态。

4.2. 肿胀

关节肿胀程度与局部NF-κB介导的血管通透性增加呈正相关，TNF-α通过增加血管通透性，促进血浆蛋白外渗，而导致组织水肿。贾星海等[42]研究膝关节运动性骨挫伤患者血清中TNF-α与疼痛、肿胀的相关性，设置无水肿组与水肿组，发现无水肿组血清TNF-α水平均低于水肿组，同时发现TNF-α通过激活NF-κB使下游前列腺素合成关键调节酶环氧合酶的释放增加，促进TNF-α等炎症因子表达，引发疼痛。Wang Q等[43]开发了在NF-κB通路中PH响应型纳米凝胶在炎症部位酸性环境下(PH = 6.5)下释放IKKB抑制剂，靶向巨噬细胞，在大鼠炎症模型中显示，这个策略可以使关节炎的肿胀减少62%，说明NF-κB炎症通路对踝关节骨折临床表现肿胀具有很好的研究价值。

4.3. 功能障碍

功能障碍包括踝关节负重和活动受限，除机械性关节不稳定因素外，炎症因子IL-6的作用机制中有通过激活泛素–蛋白酶体系统降解肌肉蛋白和抑制肌肉细胞再生，导致功能障碍。有相关研究发现，踝关节骨折后一周内，患者小腿肌肉体积减少可达15%，且与IL-6水平呈负相关。Nat [17]还提出了力学感应–炎症放大循环，骨折后关节不稳产生的异常剪切力通过Piezo1离子通道激活NF-κB促进TNF-α/IL-6分泌进一步抑制胶原形成加剧功能不稳，从而影响踝关节后续的功能障碍。

除上述三个局部症状外，临床实践过程中发现在踝关节骨折时检验结果以及体格检查时会发现患者血压、心率、呼吸频率、体温、白细胞计数等有一定的变化，且在报告结果中显现，也是受炎症因子的影响。

5. NF-κB通路活性剂下游炎症因子作为踝关节骨折预后评估的生物标志物

炎症因子的动态变化模式比单一时间点测定更能预测骨折愈合速度。张红梅等[44]创伤骨折患者血清中IL-6、TNF-α、hs-CRP水平检测中发现四肢骨折中可见血清IL-6、TNF-α、hs-CRP水平在初诊时指标均有较高表达，且伤后3天水平继续增高达到更髙水平状态，7天后水平有所下降。且发现hs-CRP水平与凝血功能存在相关联性，血栓预后为骨科重症创伤患者一个较为严重的不良预后。提示在骨折愈合期查验血清中IL-6、TNF-α、hs-CRP水平可知患者骨折后相关治疗的有效性及血栓是否形成，指导其他治疗方案。下肢深静脉血栓形成是创伤性骨折的并发症之一，刘巧敏[45]等对68例髋关节骨折进行回顾性研究分析探讨血浆纤维蛋白原(FIB)、白介素-6 (IL-6)和D-二聚体(D-D)检测对髋部骨折患者围术期下肢深静脉血栓形成(DVT)的诊断价值，发现上述指标明显升高，这对骨折预后以及预防下肢深静脉血栓具有很好的应用价值。Gorter等[46]证实，踝关节骨折后24h血清IL-6 > 180 pg/mL联合72 h hs-CRP > 50 mg/L对骨不愈合的阳性预测值达82%。这对踝关节骨折康复过程具有重要的预测过程，可指导及时调整治疗方案。徐向阳等[47]研究发现血清TNF-α和NF-κB的表达水平与胫骨平台骨折术后愈合延迟密切相关，可作为预测胫骨平台骨折术后愈合延迟的良好指标，联合检测可提高预测准确性。闻静[48]通过回顾性分析研究96例接受骨折内固定术老年患者的临床数据，探讨术后3 d以及出院前1 d血常规、生化指标及血清IL-6、TNF-α水平在术后不良事件预测中的价值发现，术后3 d和出院前1 d不良组的上述指标均高于良好组，本研究老年患者由于机体代谢能力下降、免疫功能减弱，以及合并基础疾病较多，因此在创伤过程有较强烈的炎症反应及感染风险，早期预测有助于采取更积极的干预措施，改善患者的预后。也有文章指出开放性骨折患者围术期核转录因子-κB (NF-κB)信号轴关键因子动态变化对骨感染有一定的预测价值[49]。

6. NF-κB通路靶向干预的临床化探索与多指标预警模型构建

6.1. 相关生物制剂的临床应用探索

在临床试验中，非特异性NF-κB通路抑制剂以及非甾体抗炎药(NSAIDs)已被用于控制骨折后的疼痛与肿胀，但其对远期骨折愈合的影响仍存争议，需权衡抗炎与成骨抑制的双重效应。长期使用糖皮质激素可显著降低骨密度并增加骨折风险，研究显示其导致自发性骨折的发生率可达30%~50% [50]，尽管是较早的一项研究，但糖皮质激素对骨代谢的负面影响已经被后续文献大量证实。刘树馨[51]研究发现针对NF-κB信号轴下游的特定环节进行干预，靶向NF-κB通路下游能有效治疗骨科疾病已得到验证。例如，在糖皮质激素诱导的骨质疏松症中，应用靶向NF-κB下游关键信号RANKL的抑制剂(如地诺单抗)，可有效抑制破骨细胞活性、改善骨代谢并增加骨密度。同时，证明非特异性NF-κB抑制剂在骨科应用中的矛盾。因此，需要更具靶向性的生物制剂，如TNF-α抑制剂(如依那西普)和IL-6受体拮抗剂(如托珠单抗)。在较早的研究中发现[52]依那西普在抑制骨溶解方面的实验研究提示了其潜在价值，炎症状态的控制潜力也在其他炎症性关节疾病中已被证实，孙凤艳等[53]研究类风湿关节炎患者中，依那西普通过抑制TNF-α/NF-κB信号通路，可显著改善关节功能并调节骨代谢；林静岚[54]针对中重度类风湿关节炎的临床研究显示，托珠单抗治疗能有效降低患者炎症因子水平，同时显著下调软骨破坏标志物MMP-3并上调其抑制剂TIMP-1，从而改善关节功能。然而，这些应用多为超适应证探索。因此，其对于踝关节骨折后预防创伤性关节炎等长期并发症的有效性及安全性，仍需大规模、前瞻性的骨科专项临床试验加以验证。

6.2. 多指标联合检测与早期预警模型

单一的炎症因子检测价值有限，而NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α轴的动态变化模式则能提供更丰富的预后信息。盛学鑫等[55]研究明确血清IL-6水平与踝关节骨折的AO/OTA分型严重程度呈强正相关，并且是影响远期关节功能的独立危险因素。这直接支持了将IL-6动态变化作为预警模型核心指标的观点。朱建祥等[56]研究发现，术后7天IL-6及CRP水平较高的患者，发生不良预后包括关节功能恢复差、疼痛等的风险显著增加。仓挺松等[57]研究成功构建了诺模图(Nomogram)预警模型，并明确将血清IL-6、TNF-α、MMP-13水平与骨折分型、半月板损伤等临床影像学变量共同作为关键预测因子。

7. 总结与展望

综上所述，在骨折创伤的初期，炎症因子发挥核心调控作用，NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α信号轴动态变化模式与疼痛、肿胀、功能等临床表现和血栓、感染、不愈合等并发症密切相关，是可以预测延迟愈合、功能障碍和创伤性关节炎的重要生物标志物，尤其是NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α信号轴与肿胀的关联性可以作为临床预判手术时期的重要指标。我们进一步研究的目标是在不同类型踝关节骨折患者中应用不同的治疗方案观察这些炎症因子水平的变化，进一步了解NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α信号轴在不同类型、不同时期的踝关节骨折中表现规律，进一步明确NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α信号轴达到哪个水平进行内固定手术才能最大限度降低手术风险、提高治疗效果！进一步优化踝关节骨折治疗方案和观察指标！更好地推动NF-κB/IL-6/hs-CRP/TNF-α信号轴在踝关节骨折临床实践中的科学应用！

基金项目

云南省科技厅基金项目(202501AZ070001-172)。

NOTES

^*通讯作者。