不同载荷对大鼠膝关节软骨的影响及相关机制

摘要

本文分两个部分进行探讨
　　第一部分：不同载荷对大鼠膝关节软骨的影响
　　目的：通过比较跑台运动及关节制动等不同载荷情况下大鼠膝关节软骨形态及胶原含量，明确机械载荷对软骨的不同影响。
　　方法：30只雄性清洁级SD成年大鼠随机均分为5组：对照组（C）、低强度运动组（L）、中强度运动组（M）、高强度运动组（H）和制动组（I）。三个运动组大鼠分别进行低、中、高强度的跑台运动，制动组大鼠行右膝关节完全屈曲位固定。8周后处死动物，取大鼠右侧胫骨平台软骨标本脱钙包埋，并行组织学观察软骨形态、天狼星红饱和苦味酸染色观察胶原纤维排列，以及Ⅱ型胶原免疫组织化学检测胶原含量。
　　结果：1、与对照组相比，低、中强度运动组Mankin’s评分均无显著变化；而高强度运动组和制动组Mankin’s评分显著增加。
　　2、与对照组相比，低、中强度运动组 HE染色显微镜下软骨形态无明显变化；高强度运动组软骨表面毛糙、表层软骨缺失，软骨细胞克隆出现细胞簇，细胞数量明显增多且排列紊乱。制动组大鼠表层软骨缺失、软骨细胞减少，放射层细胞克隆增生，钙化层出现血管翳和肥大细胞。
　　3、天狼猩红饱和苦味酸染色偏振光显微镜下观察对照组胶原纤维排列规则，软骨细胞均匀地嵌于纤维支架内，组织切片染色均一；低、中强度运动组胶原纤维排列及染色与对照组相比无明显差异；而高强度运动组和制动组关节软骨胶原排列不规则，细胞无序地嵌于纤维内，组织染色不均匀。
　　4、与对照组相比，低、中强度运动组Ⅱ型胶原免疫组化染色平均灰密度值增高，但差异无统计学意义；而高强度运动组和制动组Ⅱ型胶原免疫组化染色平均灰密度值均显著低于对照组（p<0.05）。
　　结论：8周低和中强度跑台运动对软骨形态和Ⅱ型胶原含量等无明显影响，而8周高强度跑台运动和制动均可导致大鼠膝关节软骨退行性样改变及Ⅱ型胶原含量的显著下降。本研究表明过低或过高载荷均可导致软骨退变样改变。
　　第二部分：不同载荷对大鼠膝关节软骨细胞基因表达的影响
　　目的：通过检测大鼠膝关节软骨BGN、FMOD、Col2和 TGF-βmRNA的表达量，研究高强度运动与制动引起关节软骨损伤的机制。
　　方法：30只雄性清洁级SD成年大鼠随机均分为：对照组（C，n=6），低强度运动组（L,n=6），中强度运动组（M,n=6），高强度运动组（H，n=6）和制动组（I，n=6）。运动组大鼠进行8周的跑台运动（运动方案同第一部分），制动组大鼠行右膝关节完全屈曲位固定8周，对照组笼中自由活动。8周后，取右侧胫骨平台软骨行实时荧光定量逆转录聚合酶链反应（real time RT-PCR）检测软骨BGN、FMOD、Col2和TGF-β mRNA表达并进行统计分析。
　　结果：1、与对照组相比，低强度运动组Col2明显增高；BGN和FMOD mRNA表达均有所增高，TGF-βmRNA表达降低，但差异不明显。
　　2、中强度运动组Col2、BGN和FMOD mRNA表达较对照组均增高，而TGF-βmRNA表达稍下降。
　　3、与对照组相比，高强度运动组Col2、BGN和FMOD mRNA表达均增高，TGF-βmRNA表达降低，但差异均无统计学意义。
　　4、制动组Col2、BGN、FMOD mRNA表达均明显减少，尤其是BGN、FMOD表达较对照组及运动各组都显著下降，而TGF-βmRNA表达明显增高。
　　结论：低、中强度运动有助于维持软骨细胞的正常结构和功能。软骨细胞对高强度运动的反应是软骨损伤与修复同时存在；而在制动过程中软骨细胞失去了维持软骨结构和功能的能力，软骨损伤占优势，软骨退化更为严重。

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英文缩写名词表

第一部分 不同载荷对大鼠膝关节软骨的影响

中文摘要

英文摘要

前言

材料与方法

1. 材料

2. 实验方法

3. 数据统计分析

结果

1、关节软骨组织形态学分析

2、Ⅱ型胶原免疫组织化学分析

讨论

结论

参考文献

第二部分 不同载荷对大鼠膝关节软骨细胞基因表达的影响

中文摘要

英文摘要

前言

材料和方法

1. 材料

2 实验方法

结果

1、 各组间Col2 mRNA基因表达水平的比较

2. 各组间BGN mRNA基因表达水平的比较

3. 各组间FMOD mRNA基因表达水平的比较

4. TGF-β mRNA基因表达水平的各组间比较

讨论

结论

参考文献

致谢

综述