载荷对家兔膝关节软骨应力变化的生物学反应研究

摘要

目的：
　　 阐明在不同应力载荷刺激下家兔膝关节软骨的损伤和损伤后软骨细胞的分布情况；研究活体家兔在不同性质载荷下膝关节软骨应力变化的生物学反应及应力刺激在维持软骨生物力学性质中的作用。
　　 方法：
　　 实验_：离体实验测试不同应力载荷与关节软骨损伤形变分布的关系。随机选取家兔，处死取完整股骨全段，解剖两侧膝关节，去除软组织，暴露股骨下端膝关节完整软骨面，以PBS液保护软骨。用牙托粉加工股骨，使其便于固定。准备材料试验机，将股骨置于试验机上，保持压头平面正对待压软骨，依次加载各组标本。载荷参数设定为A组15Mpa/s，0.3Hz，共2Min、B组30Mpa/s，0.3Hz，共2Min、C组50Mpa/s，0.3Hz，共2Min.微机自动记录压头位移及压力。加载结束后，取全层软骨，并依照压痕修剪成规则方形，放入高糖型DMEM液中培养，每日换液。加载后第3天，对受压组织用FDA/Hoechst双重荧光染色法染色，观察各组载荷下软骨细胞的存活率、死亡率及死亡细胞分布的状况。
　　 实验二：活体实验活体家兔膝关节在不同载荷下接触应力变化实验。随机将家兔分为牵伸减压实验组、负重加压试验组和空白对照组。对照组不做任何处理；牵伸减压实验组分别以家兔25％自体体重载荷减压和50％自体体重载荷减压，30°夹角牵伸应力下做单摆运动，60次/min，20min/次，一天2次，每次减压完成后解除牵引。负重加压实验组分别给予实验家兔25％自体体重膝关节垂直加压载荷和50％自体体重膝关节垂直加压载荷，20min/次，一天2次，每次加压完成后解除负重。各组实验动物，分别在行减压或负重实验后的2、4和6周处死两只动物，解剖膝关节，取股骨下端全层软骨，并进行HE染色，观察各组软骨细胞的形态学变化及受损细胞分布情况。
　　 结果：
　　 实验一：
　　 各加载组死亡率均明显高于D组(空白对照组)死亡率(5.64±0.72％)，空白对照组死亡细胞少，基本分布于软骨表层。加载组中，如上表所示，随着加载压力的增大，细胞死亡率明显增高，且于镜下可见死亡细胞广泛分布于软骨各层。
　　 实验二：
　　 软骨细胞核被染成蓝色，软骨基质则被染成粉红色，其中2周减压组镜下可见细胞排列整齐，软骨表面光滑。4周、6周减压组可见软骨表面粗糙、软骨细胞排列比较规则；加压组较减压组软骨明显变薄、表面粗糙破损，表面可见较多裂隙，软骨细胞丢失，排列紊乱。尤以4周及6周加压组明显可见多个细胞聚集成团现象。
　　 结论：
　　 1.FDA/Hoechst染色法能很好的区分活细胞和死细胞。
　　 2.随着应力的增大，软骨细胞损伤越重，细胞死亡率越高。
　　 3.关节内压的越大，软骨受损越重，细胞死亡越多。