低强度循环载荷训练对髌骨髌腱结合部损伤及髌骨超微结构的影响

摘要

目的：rn 髌骨肌腱结合部损伤是高发运动损伤,高强度过度使用是造成损伤的主要原因.其主要的组织学变化有纤维软骨带面积增大、肌腱胶原纤维排列紊乱、潮线轮廓模糊等,且在损伤后期常伴随髌骨下缘骨质增生.制动和休息是目前主要的恢复手段,也有研究认为低强度的可以减轻骨腱结合部损伤的临床症状,但缺少相关的组织学支持.因此本研究通过建立动物损伤模型,运用组织学和Micro-CT技术研究制动和低强度运动对骨腱结合部损伤及对髌骨超微结构的影响.rn 方法：rn 将16只18周雌性新西兰大白兔，随机分为4周载荷4周休息组（LD-RST，8只）和4周载荷4周低强度训练组（LD-LI，8只）。所有实验动物的左后肢为实验腿，右腿为对照组。兔子按体重腹腔注射戊巴比妥钠溶液（2.5%，40mg/kg）进行麻醉。将麻醉后兔子仰卧固定于兔架台上，双膝屈曲90度。将刺激电极连接刺激输出装置，正极刺入兔子双侧股直肌中部，负极刺入股直肌髌骨止点上20mm处。实验时接通左下肢电源刺激肌肉运动，并将其作为实验组，而右下肢不接通电源作为对照组。通过调电压的强度（1～12V）来控制兔子伸膝力的强度，并通过张力传感器监控和维持伸膝力强度。根据之前的实验结果，在前4周，LD-RST组和LD-LI组兔子的伸膝力强度控制在7.17N（±0.3N），每次训练2小时，每周训练3次，即两组均进行24小时循环载荷训练。LD-RST组在第四周后停止训练，继续饲养。同时LD-LI组从第五周开始伸膝力强度控制在最大伸膝力的10%即4.2N（±0.3N），每次训练2小时，每周训练3次，LD-LI组共进行24小时低强度载荷训练。第九周对所有兔子使用过量戊巴比妥钠处死，将整个髌骨、髌腱完整取下。取材后标本立即进行Micro-CT扫描，并对髌骨下缘至髌骨中部图层进行重建并计算髌骨体积（BV）、髌骨面积（BS）、骨小梁厚度（Tb.th）、骨小梁数量（Tb.N）。在扫描后将组织制成5um厚的石蜡切片进行H&E染色，计算髌骨髌腱之间的纤维软骨带厚度和细胞密度，并用偏振光镜观察肌腱胶原纤维排列。rn 结果：rn LD-RST组纤维软骨带厚度（190.99±21.72um2）与LD-LI组纤维软骨带厚度（195.91±12.01um2）均明显大于对照组（154.22±27.78um2，p<0.05），LD-RST组与LD-LI组之间没有显著差异（p>0.05）。组织学结果显示LD-RST组与LD-LI组均出现潮线模糊与锯齿状改变，在潮线区域的细胞密度显著降低（p<0.05），两组间无显著差异（p>0.05）；偏振光观察显示LD-RST肌腱胶原纤维排列紊乱无序，LD-LI组肌腱胶原纤维排列紧密整齐。Micro-CT扫描计算结果显示LD-LI组、LD-RST组和对照组在髌骨体积（BV），髌骨面积（BS），骨小梁厚度（Tb.th）和骨小梁数量（Tb.N），未见显著差异（p>0.05）。rn 结论：rn 本研究通过4周循环载荷成功建立髌骨髌肌结合部损伤模型。与4周制动休息相比，4周损伤阈下强度的循环载荷没有加重损伤，也没有引起髌骨下缘增生，并且对肌腱的重建修复具更有促进作用。低强度训练对促进骨腱结合部伤后早期恢复具有可行性，其效果有待进一步研究。未来研究应着重于大负荷运动对骨腱结合部的即刻影响，并运用分子生物学技术对相关的蛋白与基因表达进行分析，从而更加深入的研究骨腱结合部损伤与修复的机制。