不同強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)的影響

黃偉彥 彭杰威 萬明

【摘要】 目的 分析不同強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)的影響。方法 選取120只清潔級大鼠作為研究對象， 參照嚙齒類動物飼養(yǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)， 喂食1周后， 運(yùn)用隨機(jī)分組方法將其分為對照組和觀察組， 每組60只。經(jīng)過3 d的適應(yīng)性運(yùn)動訓(xùn)練后， 對照組給予低強(qiáng)度跑臺運(yùn)動訓(xùn)練， 觀察組給予高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動訓(xùn)練。觀察兩組大鼠脛骨軟骨下骨松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)、下骨板結(jié)構(gòu)。結(jié)果 對照組大鼠松質(zhì)骨分離度（0.138±0.024）mm顯著低于觀察組大鼠（0.176±0.010）mm， 對照組大鼠松質(zhì)骨厚度（0.158±0.037）mm顯著大于觀察組大鼠（0.121±0.013）mm， 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。觀察組大鼠下骨板孔隙率顯著低于對照組， 而下骨板骨密度、厚度均高于對照組， 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

結(jié)論 跑臺運(yùn)動強(qiáng)度與大鼠脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)具有明顯的影響， 與低強(qiáng)度跑臺運(yùn)動相比， 高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)的影響更加明顯。

【關(guān)鍵詞】 跑臺運(yùn)動;大鼠;脛骨軟骨下骨;三維結(jié)構(gòu)

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2018.07.115

【Abstract】 Objective To analyze the effect of treadmill exercise at different intensities on the three-dimensional structure of tibial subchondral bone in rats. Methods A total of 120 clean-grade rats as study subjects were fed for 1 week according to the rodent feeding national standard， and they were divided by random grouping method into control group and observation group， with 60 rats in each group. After 3 d of adaptive exercise training， the control group received low intensity treadmill exercise training. The observation group received high intensity treadmill exercise training. The tibial subchondral cancellous bone structure and inferior bone plate structure of the two groups were observed. Results The control group had obviously lower cancellous bone separation as （0.138±0.024） mm than （0.176±0.010） mm in the observation group， and the control group had obviously larger cancellous bone thickness as （0.158±0.037） mm than （0.121±0.013） mm in the observation group. Their difference was statistically significant （P<0.05）. The observation group had obviously lower porosity of the lower bone plate than the control group， and higher bone density and thickness of the lower bone plate than the control group. Their difference was statistically significant （P<0.05）. Conclusion There was obvious effect of treadmill exercise intensity on three-dimensional structure of tibial subchondral bone in rats. Compared with low intensity treadmill exercise， high-intensity treadmill exercise had a more significant effect on the three-dimensional structure of tibial subchondral bone in rats.

【Key words】 Treadmill exercise; Rats; Tibial subchondral bone; Three-dimensional structure

作為脛骨軟骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)器， 機(jī)械負(fù)荷的變化會對脛骨軟骨產(chǎn)生不同的影響[1]。當(dāng)機(jī)械負(fù)荷超出閾值后， 脛骨軟骨將形成損傷。為確定不同強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)的影響， 本文以120只大鼠作為實(shí)驗(yàn)對象， 分別以低強(qiáng)度跑臺運(yùn)動、高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠進(jìn)行訓(xùn)練， 現(xiàn)報(bào)告如下。

1 材料與方法

1. 1 材料 選取120只清潔級大鼠作為實(shí)驗(yàn)對象， 參照國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)， 喂食1周后， 運(yùn)用隨機(jī)分組方法將其分為對照組和觀察組， 每組60只。對照組大鼠雌性35只， 雄性25只;體重186～207 g， 平均體重（198.4±6.5）g。觀察組雌性大鼠32只， 雄性大鼠28只;體重191～216 g， 平均體重（201.5±8.3）g。兩組大鼠一般資料比較， 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）， 具有可比性。

1. 2 方法

1. 2. 1 低強(qiáng)度跑臺運(yùn)動方法 對照組實(shí)施低強(qiáng)度跑臺運(yùn)動訓(xùn)練。正式訓(xùn)練前， 為大鼠提供適應(yīng)性運(yùn)動訓(xùn)練， 即于0°跑臺上， 按照10 m/min的速度進(jìn)行訓(xùn)練， 適應(yīng)訓(xùn)練時(shí)間為20 min/d， 共持續(xù)3 d。適應(yīng)期結(jié)束后， 將大鼠的跑臺運(yùn)動條件調(diào)整為0°坡度， 15.2 m/min， 1 h/d， 5 d/周， 共持續(xù)8周。

1. 2. 2 高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動方法 觀察組實(shí)施高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動訓(xùn)練， 具體流程如下：①適應(yīng)性運(yùn)動方法。觀察組的適應(yīng)性運(yùn)動方法同對照組。②高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動方法。于10°坡度跑臺上， 要求大鼠按照15 m/min的速度運(yùn)動， 持續(xù)10 min后， 按照每分鐘增加1 m的頻率逐漸將運(yùn)動速度調(diào)整為26.8 m/min， 運(yùn)動頻率、運(yùn)動周期均同對照組。

1. 2. 3 大鼠脛骨軟骨下骨標(biāo)本采集方法 8周跑臺運(yùn)動訓(xùn)練完成后， 實(shí)施標(biāo)本采集。以0.3%濃度戊巴比妥鈉行富強(qiáng)麻醉， 麻醉生效后， 運(yùn)用頸椎脫臼法將大鼠處死。切開大鼠膝關(guān)節(jié)筋膜， 鈍性分離肌肉， 止血后于大鼠膝關(guān)節(jié)上方剪斷股骨， 剖開關(guān)節(jié)囊， 剔除多余軟組織后， 取出大鼠左側(cè)脛骨及右側(cè)脛骨。

1. 2. 4 脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)分析方法 通過微CT掃描儀對大鼠脛骨標(biāo)本行Micro-CT檢測：平置脛骨標(biāo)本并進(jìn)行固定， 以0.6°/次轉(zhuǎn)速行180°掃描。掃描條件為100 μA、88 V、560 ms（1次曝光時(shí)間）。

1. 3 觀察指標(biāo) ①觀察大鼠脛骨軟骨下骨松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)， 評分項(xiàng)包含分離度與厚度。為了便于統(tǒng)計(jì)， 本次實(shí)驗(yàn)取大鼠脛骨軟骨下骨松質(zhì)骨內(nèi)側(cè)、外側(cè)的分離度及厚度均值進(jìn)行比較。②觀察大鼠脛骨軟骨下骨板結(jié)構(gòu)， 評分項(xiàng)包含孔隙率、骨密度以及厚度。

1. 4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS24.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)± 標(biāo)準(zhǔn)差 （ x-±s）表示， 采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料采用χ2 檢驗(yàn)。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2. 1 大鼠脛骨軟骨下骨松質(zhì)骨結(jié)構(gòu) 對照組大鼠松質(zhì)骨分離度（0.138±0.024）mm顯著低于觀察組大鼠（0.176±0.010）mm， 對照組大鼠松質(zhì)骨厚度（0.158±0.037）mm顯著大于觀察組大鼠（0.121±0.013）mm， 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

2. 2 大鼠脛骨軟骨下骨板結(jié)構(gòu) 對照組大鼠下骨板孔隙率顯著高于觀察組大鼠， 而下骨板骨密度、厚度均低于觀察組大鼠， 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表2。

3 討論

3. 1 脛骨軟骨下骨結(jié)構(gòu) 下骨板、松質(zhì)骨是脛骨軟骨下骨的重要組成元素[2-5]。在運(yùn)動過程中， 關(guān)節(jié)面承受運(yùn)動產(chǎn)生的壓力， 并將其傳到至脛骨軟骨下骨， 借助軟骨下骨的緩沖功能， 保證關(guān)節(jié)軟骨不受損害[6-9]。當(dāng)運(yùn)動強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)， 軟骨下骨承受的壓力也會產(chǎn)生一定變化。當(dāng)壓力超出軟骨下骨的緩沖功能范圍時(shí)可能引發(fā)軟骨下骨變形[2， 10]， 嚴(yán)重影響關(guān)節(jié)的正?；顒庸δ堋?/p>

3. 2 不同強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)的影響 上述研究表明， 與低強(qiáng)度跑臺運(yùn)動相比， 高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠脛骨軟骨下骨松質(zhì)骨、下骨板的影響更加明顯， 即高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動可引發(fā)明顯的脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)變化。對照組大鼠松質(zhì)骨分離度（0.138±0.024）mm顯著低于觀察組大鼠（0.176±0.010）mm， 對照組大鼠松質(zhì)骨厚度（0.158±0.037）mm顯著大于觀察組大鼠（0.121±0.013）mm， 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。觀察組大鼠下骨板孔隙率顯著低于對照組， 而下骨板骨密度、厚度均高于對照組， 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。為避免軟骨損傷應(yīng)盡量減少高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動。

綜上所述， 不同強(qiáng)度跑臺運(yùn)動對大鼠脛骨軟骨下骨三維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響作用具有強(qiáng)度依賴性特征， 減少高強(qiáng)度跑臺運(yùn)動具有一定的必要性。

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[收稿日期：2017-11-15]