跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對兔前交叉韌帶斷裂后膝關(guān)節(jié)軟骨的影響

鐘名金 劉振龍 張繼英 李玳 胡曉青 敖英芳

北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所（北京 100191）

跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對兔前交叉韌帶斷裂后膝關(guān)節(jié)軟骨的影響

鐘名金 劉振龍 張繼英 李玳 胡曉青 敖英芳

北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所（北京 100191）

目的：建立一種可有效用于研究兔前交叉韌帶（ACL）斷裂后運(yùn)動(dòng)對軟骨影響的實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)模型，進(jìn)而研究早期運(yùn)動(dòng)對兔ACL斷裂后關(guān)節(jié)軟骨的影響。方法：45只成年新西蘭大白兔（4~5月齡，體重2.5~ 3kg），隨機(jī)平均分為：I組，假手術(shù)自由活動(dòng)組（Sham組）；II組，前交叉韌帶切斷（ACL transection）自由活動(dòng)組（ACLT組）；III組，前交叉韌帶切斷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)組（ACLT with exercise，ACLT+Ex組）。運(yùn)動(dòng)組在實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)上定期運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)始于術(shù)后第5天，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為5天/周，10分鐘/天，跑臺(tái)速度為0.3英里/小時(shí)（約8米/分鐘）。分別于術(shù)后第2、3、4周每組處死5只兔子，對兔膝關(guān)節(jié)股骨髁軟骨進(jìn)行印度墨汁染色大體觀評(píng)分、組織學(xué)和二型膠原免疫組化染色并使用國際骨關(guān)節(jié)炎研究會(huì)（OARSI）軟骨損傷評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行軟骨損傷評(píng)估。結(jié)果：術(shù)后2周，Sham組、ACLT組和ACLT+Ex組未見明顯軟骨損傷；術(shù)后3周、4周，Sham組軟骨未見明顯損傷退變；ACLT組和ACLT+Ex組均出現(xiàn)軟骨損傷，在大體觀評(píng)分和OARSI分級(jí)、分期、總分上分別與Sham組存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；ACLT組與ACLT+Ex組在大體觀評(píng)分和OARSI軟骨損傷評(píng)分上無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)論：跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)是可用于研究兔ACL斷裂后對關(guān)節(jié)軟骨損傷研究的有效實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)模型；兔ACL斷裂后早期出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨損傷，但與籠養(yǎng)自由活動(dòng)相比，實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨損傷進(jìn)程無影響，表明ACL斷裂后早期進(jìn)行合理運(yùn)動(dòng)與康復(fù)不會(huì)加重膝關(guān)節(jié)軟骨損害。

前交叉韌帶斷裂；軟骨損傷；運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）斷裂是臨床中十分常見的運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷。ACL斷裂后造成膝關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)失去維持脛骨前向穩(wěn)定的限制力，關(guān)節(jié)不穩(wěn)引發(fā)關(guān)節(jié)軟骨退變加劇，最終導(dǎo)致骨性關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）的發(fā)生[1]。文獻(xiàn)報(bào)道，ACL斷裂后OA的發(fā)生率、嚴(yán)重程度與傷后關(guān)節(jié)活動(dòng)方式和強(qiáng)度有密切關(guān)系[2]。動(dòng)物模型可以很好地反映ACL斷裂后關(guān)節(jié)軟骨損傷的病理變化過程。兔膝關(guān)節(jié)與人膝關(guān)節(jié)的解剖相類似，并且兔易獲得、易飼養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)成本低，因此兔前交叉韌帶切斷（anterior cruciate ligament transection，ACLT）是模擬ACL斷裂和進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的合適模型[3]。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮瓌t上應(yīng)該盡可能模擬臨床患者的日常活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)情形。既往文獻(xiàn)報(bào)道的關(guān)于兔ACL斷裂后的活動(dòng)只限于籠養(yǎng)自由活動(dòng)[4]，不能反映臨床上人的日?；顒?dòng)和運(yùn)動(dòng)，也無法進(jìn)一步研究運(yùn)動(dòng)條件下軟骨損傷的病理變化。因此需要建立一種用于兔ACL斷裂后的運(yùn)動(dòng)模型，來模擬ACL斷裂后的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而觀察ACL傷后運(yùn)動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨的影響。本研究通過切斷兔ACL并予以跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)來模擬ACL斷裂后的運(yùn)動(dòng)，觀察兔ACL斷裂后早期運(yùn)動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨的影響，從而為ACL斷裂后進(jìn)行早期合理運(yùn)動(dòng)和康復(fù)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部動(dòng)物部提供成年新西蘭大白兔，4~5月齡，體重2.5~3 kg，共45只，由專業(yè)飼養(yǎng)員分籠飼養(yǎng)，所有動(dòng)物均可充分獲得食物和飲用水。

1.2 兔運(yùn)動(dòng)炮臺(tái)及運(yùn)動(dòng)方案

實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)采用兔運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練跑臺(tái)（北京智鼠多寶生物科技公司）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，跑臺(tái)主要由跑道、電機(jī)、操作臺(tái)、升降機(jī)等構(gòu)成。跑臺(tái)內(nèi)含3個(gè)跑道，規(guī)格為1560 mm×996 mm×280 mm，長度適用于兔的奔跑，跑道速度由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，速度可無級(jí)調(diào)整，范圍為1~ 40米/分（圖1）。兔運(yùn)動(dòng)開始于手術(shù)后第5天，每周5天，每天10分鐘，跑臺(tái)速度為0.3英里/小時(shí)（約8米/分鐘）。Oyen-Tiesma等[5]研究認(rèn)為此運(yùn)動(dòng)方案符合兔的運(yùn)動(dòng)量，可安全有效地用于兔運(yùn)動(dòng)損傷的相關(guān)研究中而不會(huì)產(chǎn)生任何相關(guān)并發(fā)癥或繼發(fā)性損傷。自由活動(dòng)組僅限于飼養(yǎng)籠（550 mm×450 mm×400 mm）內(nèi)活動(dòng)。

圖1 兔實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)（a）及兔在跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)（b）

1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組

兔經(jīng)過1周的適應(yīng)性籠養(yǎng)后，隨機(jī)均分為3組：I組，假手術(shù)自由活動(dòng)組（Sham組）；II組，前交叉韌帶切斷自由活動(dòng)組（ACLT組）；III組，前交叉韌帶切斷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)組（ACLT with exercise，ACLT+Ex組）。每組分別于術(shù)后2、3、4周處死兔子獲取膝關(guān)節(jié)，每次每組5只兔子。

1.4 手術(shù)方法（圖2）

圖2 手術(shù)方法

采用耳緣靜脈注射20%烏拉坦（5 ml/kg）對動(dòng)物進(jìn)行全身麻醉，將膝關(guān)節(jié)固定、備皮、消毒及鋪巾，經(jīng)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)髕旁切口，逐層分離至打開關(guān)節(jié)腔，將髕骨向外側(cè)脫位后屈膝下完全暴露前交叉韌帶，用眼科剪在韌帶中段予以切斷并剪除2 mm韌帶組織防止粘連愈合，行Lachman試驗(yàn)確定韌帶完全切斷，生理鹽水沖洗關(guān)節(jié)腔，將髕骨復(fù)位，嚴(yán)密縫合關(guān)節(jié)腔及皮膚。假手術(shù)組動(dòng)物采用相同的切口在相同條件下切開皮膚和打開關(guān)節(jié)腔，暴露前交叉韌帶不予以切斷，生理鹽水沖洗后關(guān)閉傷口。為防止術(shù)后關(guān)節(jié)感染，術(shù)后予以每只動(dòng)物肌注40萬單位的青霉素，連續(xù)3天。

1.5 大體形態(tài)觀察

解剖膝關(guān)節(jié)，充分暴露股骨髁，觀察股骨內(nèi)外髁軟

骨的大體形態(tài)，進(jìn)行印度墨汁染色后并采用如下評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]：1分：軟骨表面光滑，色澤光鮮，無墨汁殘留；2分：軟骨表面裂隙，范圍0~4 mm；3分：軟骨表面裂隙，范圍4~8 mm；4分：軟骨表面裂隙，范圍大于8 mm；5分：軟骨全層磨損，深度0~2 mm；6分：軟骨全層磨損，深度2~5 mm；7分：軟骨全層磨損，深度大于5 mm。股骨內(nèi)外髁軟骨損傷墨汁染色的平均分代表股骨髁軟骨損傷分值。

1.6 組織學(xué)和II型膠原兔免疫組化染色

大體觀察后將兔膝關(guān)節(jié)固定于4%的中性多聚甲醛固定溶液中，固定72小時(shí)。標(biāo)本經(jīng)固定后自來水沖洗，用10%甲酸脫鈣液進(jìn)行脫鈣，每日更換脫鈣液至脫鈣充分，標(biāo)本用蒸餾水漂洗，至恢復(fù)中性PH。修整股骨內(nèi)外髁軟骨組織，經(jīng)脫水、透明、浸蠟、包埋后，以5 μm/層切片，行蘇木精-伊紅染色（hematoxylin and eosin，HE）、甲苯胺藍(lán)染色（Toluidine Blue）。組織學(xué)評(píng)分采用國際骨關(guān)節(jié)炎研究會(huì)（Osteoarthritis Research Society International，OARSI）推出的關(guān)節(jié)軟骨組織病理學(xué)評(píng)分系統(tǒng)[7]，此評(píng)分系統(tǒng)能準(zhǔn)確評(píng)估軟骨損傷情況。HE染色主要用于觀察軟骨的層次結(jié)構(gòu)，甲苯胺藍(lán)可以觀察軟骨蛋白多糖的含量。該評(píng)分系統(tǒng)根據(jù)軟骨損傷嚴(yán)重性和深度將軟骨損傷分為0~6級(jí)（Grade0~Grade6）（表1），根據(jù)軟骨損傷范圍將軟骨損傷分為0~4期（Stage0~ Stage4）（表2），最終的OARSI總分為分級(jí)與分期的乘積（0~24分）（表3）。將股骨內(nèi)外髁軟骨損傷分級(jí)、分期和總分的平均分代表股骨髁軟骨損傷分值。同時(shí)對軟骨組織切片采用“二步法”進(jìn)行II型膠原（COL.II）免疫組化染色用于觀察軟骨基質(zhì)的II型膠原變化。

表1 OARSI分級(jí)（Grade 0~Grade 6）

表2 OARSI分期（Stage 0~Stage 4）

表3 OARSI總分

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)采用中位數(shù)（最小值，最大值）表示，采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩組中位數(shù)的比較采用非參數(shù)Mann-Whitney檢驗(yàn)進(jìn)行，三組間兩兩比較調(diào)整了檢驗(yàn)水準(zhǔn)，P＜0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 術(shù)后2周軟骨損傷情況

術(shù)后2周，Sham組、ACLT組和ACLT+Ex組軟骨均未見明顯損傷，軟骨表面光滑，色澤鮮亮，無墨汁殘留。HE組織學(xué)染色表現(xiàn)為軟骨結(jié)構(gòu)清晰，軟骨結(jié)構(gòu)完整。甲苯胺藍(lán)染色表現(xiàn)為軟骨染色均一，糖原含量無減少。II型膠原免疫組化染色未見II型膠原丟失。軟骨墨汁染色評(píng)分和OARSI分級(jí)、分期及總分統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明三組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（圖3）。

圖3 術(shù)后2周股骨髁軟骨印度墨汁染色、組織學(xué)及II型膠原染色評(píng)估

2.2 術(shù)后3周軟骨損傷情況

術(shù)后3周，Sham組股骨髁軟骨未出現(xiàn)損傷，軟骨表面完整，無墨汁殘留；組織染色上軟骨層次清晰，糖原無減少，II型膠原豐富。ACLT組可見軟骨表面墨汁殘留，軟骨表面出現(xiàn)粗糙、裂隙；組織染色上表現(xiàn)為軟骨出現(xiàn)裂隙、表面纖維化，糖原染色降低，II型膠原輕

度減少。ACLT+Ex組軟骨表面墨汁殘留，有表淺潰瘍，組織學(xué)上出現(xiàn)軟骨表面結(jié)構(gòu)紊亂，軟骨細(xì)胞壞死、腫脹，糖原和II型膠原染色變淡。軟骨墨汁染色評(píng)分和OARSI分級(jí)、分期及總分統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，ACLT組和ACLT+Ex組分別與Sham組存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；ACLT組與ACLT+Ex組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（圖4）。

圖4 術(shù)后3周股骨髁軟骨印度墨汁染色、組織學(xué)及II型膠原染色評(píng)估

2.3 術(shù)后4周軟骨損傷情況

術(shù)后4周，Sham組軟骨表面光滑，未見磨損退變，無墨汁殘留。組織染色上軟骨完整，糖原和II型膠原含量無減少。ACLT組軟骨損傷明顯加重，墨汁染色可見軟骨表面潰瘍，部分軟骨出現(xiàn)軟骨下骨暴露，損傷范圍超過軟骨面積的50%以上，組織染色上表現(xiàn)為軟骨結(jié)構(gòu)消失，出現(xiàn)潰瘍、剝離深達(dá)軟骨下骨，糖原和II型膠原丟失。ACLT+Ex組軟骨損傷也進(jìn)一步加重，在墨汁染色上出現(xiàn)墨汁殘留，軟骨表面縱行裂隙、潰瘍，直達(dá)軟骨下骨，損傷范圍明顯擴(kuò)大，組織學(xué)上軟骨結(jié)構(gòu)紊亂、層次消失，軟骨剝離、纖維化，糖原和II型膠原染色變淡。軟骨墨汁染色評(píng)分和OARSI分級(jí)、分期及總分統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，ACLT組和ACLT+Ex組分別與Sham組存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；ACLT組與ACLT+Ex組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（圖5）。

圖5 術(shù)后4周股骨髁軟骨印度墨汁染色、組織學(xué)及II型膠原染色評(píng)估

3 討論

前交叉韌帶（ACL）是維持膝關(guān)節(jié)前向穩(wěn)定的重要組織結(jié)構(gòu)，ACL斷裂后導(dǎo)致脛骨出現(xiàn)向前的反向異?；顒?dòng)，造成關(guān)節(jié)間的接觸力和接觸面發(fā)生改變，關(guān)節(jié)軟骨在異常應(yīng)力的作用下出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨損傷，表現(xiàn)出軟骨磨損退變，甚至全層脫離，軟骨下骨暴露，進(jìn)而發(fā)展為OA[8]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，ACL斷裂后關(guān)節(jié)軟骨損傷的嚴(yán)重程度與時(shí)間呈正相關(guān)性，一般來說ACL斷裂后1年內(nèi)關(guān)節(jié)軟骨磨損已經(jīng)很嚴(yán)重[9]。為了更好地觀察ACL斷裂后關(guān)節(jié)軟骨損傷的病理變化過程，需要建立合適的動(dòng)物模型。大鼠ACL切斷后，術(shù)后1周即可出現(xiàn)軟骨損傷，軟骨表層軟骨細(xì)胞丟失、腫脹、纖維化，術(shù)后2周軟骨損傷進(jìn)一步加重，術(shù)后4周已經(jīng)出現(xiàn)明顯的軟骨損傷[10]。在犬和小型豬等ACL斷裂模型中，軟骨損傷出現(xiàn)在術(shù)后1~2個(gè)月[11，12]。大鼠ACL斷裂模型中軟骨損傷出現(xiàn)很早，不利于發(fā)現(xiàn)很早期的軟骨損傷，而大型動(dòng)物模型軟骨損傷出現(xiàn)時(shí)間晚，同時(shí)面臨著獲取不便、飼養(yǎng)困難和經(jīng)濟(jì)成本高等不利因素，因此，在ACL斷裂動(dòng)物模型中，往往選擇兔作為建立ACL斷裂的合適動(dòng)物。本實(shí)驗(yàn)和我所前期的研究結(jié)果表明，兔ACL斷裂后，軟骨損傷出現(xiàn)在術(shù)后第3周，出現(xiàn)早期軟骨損傷表現(xiàn)，術(shù)后4周軟骨損傷加重，表現(xiàn)為中晚期軟骨損傷[4]，與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一致[13]。

ACL斷裂后軟骨損傷的損傷率、損傷程度與傷后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)方式和強(qiáng)度存在密切聯(lián)系。臨床上也有一部分ACL斷裂患者由于誤診、漏診和自身?xiàng)l件等因素?zé)o法及時(shí)行ACL重建術(shù)，患者在傷后仍進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。因此需要建立一種可有效用于觀察ACL斷裂后運(yùn)動(dòng)對軟骨影響的實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)模型，來研究ACL斷裂后運(yùn)動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨的影響。研究已證實(shí)關(guān)節(jié)制動(dòng)會(huì)導(dǎo)致肌肉萎縮、關(guān)節(jié)僵硬，關(guān)節(jié)失去活動(dòng)，關(guān)節(jié)軟骨失去了通過關(guān)節(jié)活動(dòng)產(chǎn)生的力學(xué)刺激來維持軟骨營養(yǎng)的動(dòng)力，導(dǎo)致軟骨營養(yǎng)代謝障礙，引發(fā)軟骨退行性改變[14]。關(guān)節(jié)的持續(xù)被動(dòng)活動(dòng)（continuous passive motion，CPM）可以刺激軟骨細(xì)胞代謝，持續(xù)的應(yīng)力和適當(dāng)?shù)呢?fù)荷可以調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞的代謝反應(yīng)，增加蛋白多糖等軟骨基質(zhì)的合成，改善軟骨質(zhì)量，從而起到保護(hù)軟骨的作用[15]。目前CPM更多應(yīng)用于ACL重建術(shù)后和軟骨修復(fù)術(shù)后的康復(fù)。Galois等[16]研究了不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對膝OA軟骨的影響。他們切斷大鼠ACL后予以不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，通過觀察關(guān)節(jié)軟骨的損傷程度，發(fā)現(xiàn)適度的運(yùn)動(dòng)可以保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨，而過度的運(yùn)動(dòng)則加重軟骨損傷。但是，目前尚無關(guān)于兔ACL斷裂后運(yùn)動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨影響的研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)首次應(yīng)用實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)來研究兔ACL斷裂后早期運(yùn)動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨的影響。

本研究中兔的運(yùn)動(dòng)為ACL切斷術(shù)后第5天開始，在實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)上進(jìn)行，每周5天，每天10分鐘，跑臺(tái)速度為0.3英里/小時(shí)（約8米/分鐘）。Oyen-Tiesma等[5]研究認(rèn)為，兔可以很好地適應(yīng)于該運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，長期進(jìn)行該強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)不會(huì)出現(xiàn)并發(fā)癥和繼發(fā)性損傷，因此，該運(yùn)動(dòng)方案是建立兔實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)模型并進(jìn)行相關(guān)研究的成熟有效方案。Bryan等[17]應(yīng)用此運(yùn)動(dòng)方案研究兔髕腱重建ACL，發(fā)現(xiàn)早期關(guān)節(jié)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以改善取腱區(qū)的腱組織愈合，增強(qiáng)取腱區(qū)的塑形改造能力，增加髕腱術(shù)后強(qiáng)度。本研究通過觀察ACL斷裂后股骨髁軟骨的大體觀與組織學(xué)，發(fā)現(xiàn)ACL斷裂后無論進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)與否，關(guān)節(jié)軟骨損傷都不可避免，ACLT+Ex組與ACLT組均在術(shù)后第3周出現(xiàn)軟骨損傷，術(shù)后第4周軟骨損傷進(jìn)一步加重。在術(shù)后第3周和4周，ACLT組、ACLT+Ex組和Sham組間在大體觀評(píng)分和OARSI分級(jí)、分期和總分上存在統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異。術(shù)后2、3、4周，ACLT組與ACLT+Ex組間在各評(píng)分上均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這表明兔ACL斷裂后，無論籠養(yǎng)自由活動(dòng)還是實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，均出現(xiàn)早期軟骨損傷，與籠養(yǎng)自由活動(dòng)相比，實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)在早期對關(guān)節(jié)軟骨損傷的進(jìn)程無影響。

臨床研究對比運(yùn)動(dòng)員與非運(yùn)動(dòng)員ACL斷裂后軟骨損傷的情況發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員ACL斷裂后軟骨損傷率并不比非運(yùn)動(dòng)員軟骨損傷率高。雖然運(yùn)動(dòng)員在ACL傷后的運(yùn)動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較非運(yùn)動(dòng)員都要大，但是由于運(yùn)動(dòng)員具備了專業(yè)的訓(xùn)練以及良好的醫(yī)務(wù)監(jiān)督條件，傷后即使從事高強(qiáng)度、大運(yùn)動(dòng)量運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和比賽，只要通過安排合理的運(yùn)動(dòng)和康復(fù)，就可以一定程度上降低和減輕軟骨損傷的發(fā)生[18]。本動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究的運(yùn)動(dòng)方案為兔合適的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，符合兔的日常活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)量，對比兔ACL斷裂后運(yùn)動(dòng)與不運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)軟骨損傷情況，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)并未加重軟骨損傷。因此，我們認(rèn)為，ACL斷裂后早期合適的運(yùn)動(dòng)未必會(huì)加重軟骨損傷。ACL斷裂后早期進(jìn)行合理的運(yùn)動(dòng)調(diào)整和康復(fù)，不會(huì)加重軟骨損傷，其原因可能有以下幾點(diǎn)：（1）ACL斷裂早期肌肉并未萎縮，而肌肉力量是維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定和避免韌帶損傷的關(guān)鍵[19]。（2）運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度相對低、溫和，沒有急轉(zhuǎn)、急停等產(chǎn)生切線力的動(dòng)作，進(jìn)行合理適宜的運(yùn)動(dòng)不會(huì)對軟骨造成不利影響[20]。（3）臨床上ACL斷裂的原因往往是暴力，通常造成外側(cè)股骨髁軟骨與外側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨的“對吻傷”，而局部軟骨損傷可能造成關(guān)節(jié)其他部位軟骨損傷[21]。實(shí)驗(yàn)中通過手術(shù)切斷ACL并沒有暴力作用而造成的軟骨損傷。但是在臨床工作中，對ACL斷裂后的患者，如何合理調(diào)整傷后的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)時(shí)間等方面需要進(jìn)一步研究，而且要考慮長期活動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨的影響，以免不恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)方案加重關(guān)節(jié)軟骨損傷。

4 結(jié)論

跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)是可用于研究兔ACL斷裂后對關(guān)節(jié)軟骨影響的有效實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)模型；兔ACL斷裂后早期出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨損傷，但與籠養(yǎng)自由活動(dòng)相比，本實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對關(guān)節(jié)軟骨損傷進(jìn)程無影響，表明ACL斷裂后早期進(jìn)行合理運(yùn)動(dòng)與康復(fù)不會(huì)加重膝關(guān)節(jié)軟骨損害。在臨床實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合ACL斷裂患者的實(shí)際情況合理調(diào)整運(yùn)動(dòng)方案，以免對關(guān)節(jié)軟骨造成不利影響。

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Early Treadmill Exercise Has no Harmful Effect on Articular Cartilage in the Rabbits after Transection of Anterior Cruciate Ligament

Zhong Mingjin，Liu Zhenlong，Zhang Jiying，Li Dai，Hu Xiaoqing，Ao Yingfang
Institute of Sports Medicine，Peking University Third Hospital，Beijing，China 100191 Corresponding Author：Ao Yingfang，Email：yingfang.ao@vip.sina.com

Objective To establish an effective model for investigating the effects of early exercise on articular cartilage in rabbits following anterior cruciate ligament transection（ACLT）.Methods Forty-five New Zealand white rabbits（4~5 month-old，2.5~3kg）were randomly separated into group I（sham operation and free cage activity），group II（ACLT and free cage activity）and group III（ACLT plus treadmill exercise）.Animals in group III after 5 days of surgery were forced to run on a treadmill 10 min a day at a speed of 0.3mph，5 days a week.5 rabbits from each group were sacrificed respectively at week 2，3，and 4 after surgery and their femur condyles cartilage from both knees were assessed by Indian ink and Osteoarthritis Research Society International（OARSI）histological analysis，and type II collagen was tested by immunohistochemical analysis. Results There was no significant cartilage lesion in the three groups 2 weeks after surgery.Cartilage was intact in group I at week 3 and 4 after surgery，while cartilage degeneration appeared in both groups II and III. There were significant differences in mean macroscopic score and mean OARSI grade，OARSI stage，OARSI score between group I and group II.There were no significant differences in macroscopic assessment and OARSI histological evaluations between group II and group III.Conclusion Early cartilage injury occurred after ACL rupture and treadmill exercise produced no effects on articular cartilage degeneration process in

anterior cruciate ligament transection，cartilage injury，exercise，treadmill

2016.01.25

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81171726）

敖英芳，Email：yingfang.ao@vip.sina.com

comparison with free cage activity，suggesting that early reasonable exercise and rehabilitation would not aggravate articular cartilage damage following ACL injury.