辛伐他汀對兔急性肩袖損傷修復(fù)術(shù)后生物力學(xué)的影響

[摘要]目的評估辛伐他汀對兔急性肩袖損傷修復(fù)術(shù)后力學(xué)性能的恢復(fù)效果。

方法將54只成年雄性新西蘭大耳白兔隨機(jī)分為3組，每組18只。實(shí)驗(yàn)組在肱骨大結(jié)節(jié)骨槽上注射辛伐他汀/甲基纖維素凝膠并行腱骨縫合；實(shí)驗(yàn)對照組注射甲基纖維素凝膠并行腱骨縫合；空白對照組不給予任何干預(yù)措施行腱骨縫合。每組分別于術(shù)后4、8、12周各處死6只兔行生物力學(xué)檢測。

結(jié)果肉眼觀察顯示，所有兔術(shù)后一般情況良好；術(shù)后4周，實(shí)驗(yàn)組部分兔腱骨界面可見炎癥反應(yīng)，其余兩組可見腱骨分離；術(shù)后8周及12周，實(shí)驗(yàn)組腱骨結(jié)合緊密，其余兩組腱骨結(jié)合疏松。生物力學(xué)測試顯示，3組術(shù)后腱骨界面的最大載荷及剛度隨著時(shí)間的延長而不斷增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=75.026～219.933，P<0.05）；術(shù)后4周，3組腱骨界面的最大載荷及剛度比較差異均無顯著性（P>0.05）；術(shù)后8周及12周，實(shí)驗(yàn)組腱骨界面的最大載荷及剛度顯著高于其余兩組（F=5.452～36.928，P<0.05），而實(shí)驗(yàn)對照組與空白對照組比較差異無顯著性（P>0.05）。

結(jié)論辛伐他汀可增強(qiáng)兔急性肩袖損傷術(shù)后腱骨界面的生物力學(xué)強(qiáng)度，對腱骨愈合具有促進(jìn)作用。

[關(guān)鍵詞]辛伐他?。患谆w維素；凝膠類；肩關(guān)節(jié)；腱損傷；腱骨愈合；生物力學(xué)

[中圖分類號]R686.5

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號] 20965532（2018）02020605

急性肩袖肌腱損傷是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科常見的疾病，多與勞動(dòng)作業(yè)損傷、運(yùn)動(dòng)損傷以及車禍創(chuàng)傷有關(guān)。目前該病傳統(tǒng)的手術(shù)方法是關(guān)節(jié)鏡下肩袖損傷修復(fù)術(shù)，但術(shù)后再次撕裂的發(fā)生率較高（20%～90%）[1]，這與肩袖修復(fù)術(shù)后腱骨界面的抗拉強(qiáng)度難以恢復(fù)到正常水平有關(guān)。如何更好地促進(jìn)肩袖止點(diǎn)的腱骨愈合，提高腱骨界面的生物力學(xué)強(qiáng)度成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科的研究熱點(diǎn)。辛伐他汀屬于HMGCoA還原酶抑制劑，是臨床上常用的降脂藥[23]。有研究表明，辛伐他汀可以提高兔前交叉韌帶重建術(shù)后腱骨界面的生物力學(xué)性能，對腱骨愈合具有明顯的促進(jìn)作用[4]。但辛伐他汀對肩袖損傷修復(fù)術(shù)后腱骨愈合的影響，目前國內(nèi)外缺乏相關(guān)研究。本研究通過建立兔急性肩袖損傷修復(fù)模型，探討辛伐他汀對兔急性肩袖損傷術(shù)后腱骨界面力學(xué)性能的恢復(fù)效果。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康成年雄性新西蘭大耳白兔54只（青島大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供），實(shí)驗(yàn)前飼養(yǎng)觀察1周確認(rèn)飲食活動(dòng)正常。

1.1.2藥物和儀器辛伐他?。ê贾菽硸|制藥有限公司），甲基纖維素（上海邁瑞爾化學(xué)技術(shù)有限公司）；美國Instron3300萬能材料試驗(yàn)機(jī)（青島大學(xué)提供）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1辛伐他汀/甲基纖維素凝膠的制備將4 g甲基纖維素（4 000 mPa·s）溶解于100 mL沸蒸餾水中，冷卻至室溫，配制成40 g/L的甲基纖維素凝膠備用。將5 g/L的辛伐他汀無水乙醇溶液加入到甲基纖維素凝膠中，使辛伐他汀的最終濃度為1 g/L，4 ℃冰箱保存?zhèn)溆肹56]。

1.2.2動(dòng)物分組及處理將54只兔隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組、實(shí)驗(yàn)對照組和空白對照組，每組18只。術(shù)前臀部注射40萬單位青霉素預(yù)防感染，耳緣靜脈緩慢推注100 g/L水合氯醛（2.5 mL/kg），麻醉成功后備皮、消毒、鋪無菌巾。取所有兔的左肩關(guān)節(jié)作為手術(shù)側(cè)，沿兔肱骨大結(jié)節(jié)岡上肌足印區(qū)作2 cm長的縱形切口，逐層分離皮下組織、三角肌，暴露岡上肌。自大結(jié)節(jié)足印區(qū)銳性切斷岡上肌，并切除0.5 cm×0.5 cm的肌腱組織，用牙科磨鉆在岡上肌足印區(qū)打磨一8 mm長、2 mm寬、2 mm深的骨槽，用直徑為0.8 mm的克氏針自骨槽內(nèi)側(cè)向大結(jié)節(jié)皮質(zhì)方向鉆兩個(gè)骨孔。實(shí)驗(yàn)組緩緩注入0.5 mL辛伐他汀/甲基纖維素凝膠使其均勻填充于骨槽內(nèi)，實(shí)驗(yàn)對照組注入0.5 mL甲基纖維素凝膠，空白對照組不注入任何藥物。采用水平褥式縫合法將岡上肌肌腱斷端拉回骨槽，并在肱骨大結(jié)節(jié)外側(cè)皮質(zhì)打結(jié)固定。術(shù)后3 d每天注射40萬單位青霉素預(yù)防感染；兔單籠限制性飼養(yǎng)，無須制動(dòng)固定。

1.2.3標(biāo)本采集術(shù)后4、8、12周每組各處死6只兔，以左肩關(guān)節(jié)岡上肌止點(diǎn)為中心，截取帶有完整岡上肌的近端肱骨，剔除其余軟組織行生物力學(xué)測試。

1.2.4生物力學(xué)檢測將標(biāo)本的兩端固定在Instron3300萬能材料試驗(yàn)機(jī)的上下兩個(gè)夾具上，每個(gè)標(biāo)本先以5 N的拉力預(yù)處理3 min，然后行拉斷

測試，載荷率為5 mm/min。將岡上肌腱被拉斷時(shí)

的加載負(fù)荷作為最大載荷，將載荷位移曲線的線性斜率作為剛度。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，所得正態(tài)分布的計(jì)量資料以[AKx-D]±s形式表示，組間均數(shù)比較采用析因設(shè)計(jì)的方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1肉眼觀察

所有兔術(shù)后一般情況良好。術(shù)后1周拆線后，切口愈合可，未見紅腫、感染及膿血性滲出。術(shù)后4周，3組兔術(shù)側(cè)肩關(guān)節(jié)滑膜增生明顯且關(guān)節(jié)腔積液較多，岡上肌止點(diǎn)周圍可見大量瘢痕組織增生包裹；實(shí)驗(yàn)組部分兔腱骨界面可見炎癥反應(yīng)及肉芽組織增生，其余兩組岡上肌止點(diǎn)呈腱骨分離狀態(tài)。術(shù)后8周及12周，實(shí)驗(yàn)組腱骨界面愈合可，肌腱與骨結(jié)合緊密，未見明顯炎癥反應(yīng)及滑膜增生；其余兩組腱骨界面愈合不良，肌腱與骨結(jié)合較為疏松，組織粘連較重。

2.2生物力學(xué)測試

最大載荷（F=9.860，P<0.05）及剛度（F=4.819，P<0.05）的時(shí)間與組別存在交互效應(yīng)。單獨(dú)效應(yīng)分析顯示，3組術(shù)后腱骨界面的最大載荷及剛度隨著時(shí)間點(diǎn)的延長而不斷增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=75.026～219.933，P<0.05）；術(shù)后4周，3組腱骨界面的最大載荷及剛度比較差異均無顯著性（P>0.05）；術(shù)后8周及12周，實(shí)驗(yàn)組腱骨界面的最大載荷及剛度均顯著高于另兩組（F=5.452～36.928，P<0.05），而實(shí)驗(yàn)對照組與空白對照組比較差異無顯著性（P>0.05）。見表1、2。

3討論

肩袖修復(fù)術(shù)后由于腱骨愈合不良導(dǎo)致再次撕裂的情況屢見不鮮，這主要與肩袖肌腱血供不暢、脂肪浸潤、萎縮變性以及肌腱與骨以纖維瘢痕組織粘連有關(guān)[7]。肩袖損傷以岡上肌損傷最為常見，損傷部位大多位于距肱骨大結(jié)節(jié)止點(diǎn)1 cm處[89]。正常的肩袖止點(diǎn)又稱為直接止點(diǎn)，包括肌腱、未礦化的纖維軟骨、礦化的纖維軟骨和骨組織4個(gè)區(qū)域[10]，其剛度自肌腱到骨是逐漸增加的。直接止點(diǎn)具有“緩沖墊”的作用，能夠減少應(yīng)力集中，降低肌腱的牽張負(fù)荷。而肩袖損傷修復(fù)術(shù)后往往難以形成直接止點(diǎn)，腱骨界面的抗拉強(qiáng)度難以恢復(fù)到原有水平，肌腱與骨多以纖維瘢痕組織粘連，穩(wěn)固性大大降低，導(dǎo)致再次撕裂的發(fā)生率增高。因此，恢復(fù)腱骨界面的直接止點(diǎn)結(jié)構(gòu)十分重要。然而，直接止點(diǎn)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)時(shí)間十分漫長，需經(jīng)歷缺血壞死、再血管化、膠原纖維爬行替代等一系列復(fù)雜改變[11]。徐雁等[12]的研究表明，直接止點(diǎn)的形成需要52周的時(shí)間。所以如何促進(jìn)腱骨愈合成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科的研究熱點(diǎn)。

目前常用的促進(jìn)腱骨愈合的方法有應(yīng)用轉(zhuǎn)化生長因子β（TGFβ）、間充質(zhì)干細(xì)胞、沖擊波、生物活性材料等[1317]。近年來有研究表明，辛伐他汀具有促進(jìn)兔下頜骨骨折愈合的效果[18]。SUN等[19]研究證實(shí)，辛伐他汀對兔前交叉韌帶重建術(shù)后正常腱骨止點(diǎn)的形成及生物力學(xué)特性的恢復(fù)具有一定的效果。也有研究表明，辛伐他汀可以通過誘導(dǎo)骨形成蛋白2以及血管內(nèi)皮生長因子等生長因子的表達(dá)來增強(qiáng)骨形成[2021]。另外，辛伐他汀還可以上調(diào)骨骼肌蛋白、骨鈣素和Ⅰ型膠原蛋白的表達(dá)，加速新骨形成。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，術(shù)后4周時(shí)實(shí)驗(yàn)組腱骨界面存在炎癥反應(yīng)，這是由于辛伐他汀具有一定的致炎作用，在肩袖愈合的早期，它可以調(diào)節(jié)各種炎性細(xì)胞在趨化因子的作用下向腱骨界面遷移從而引發(fā)炎癥反應(yīng)。其中巨噬細(xì)胞可以吞噬壞死的韌帶組織和細(xì)胞碎屑，激活成纖維細(xì)胞向腱骨界面遷移，誘導(dǎo)Ⅰ型膠原纖維的合成。有研究表明，肩袖修復(fù)術(shù)后腱骨界面力學(xué)性能的恢復(fù)與纖維軟骨層的形成密不可分[22]，而鈣化的纖維軟骨層主要含有Ⅱ型和Ⅹ型膠原[23]。本實(shí)驗(yàn)選用最大載荷及剛度作為生物力學(xué)測試參數(shù)，其中最大載荷可反映肌腱所能承受的最大力量，剛度是反映組織彈性變形難易程度的一個(gè)指標(biāo)。生物力學(xué)檢測顯示，術(shù)后4周，實(shí)驗(yàn)組腱骨界面的最大載荷及剛度與實(shí)驗(yàn)對照組及空白對照組差別不大。這可能與腱骨界面未形成牢固的纖維軟骨帶，肌腱與骨多以纖維瘢痕組織粘連有關(guān)。瘢痕組織的形成與成纖維細(xì)胞增殖及細(xì)胞外基質(zhì)的分泌有關(guān)。瘢痕組織中主要含有Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原[24]。Ⅰ型膠原粗大且具有較高的張力，但僵硬度高不易伸展，Ⅲ型膠原柔韌性好但較為纖細(xì)。在瘢痕組織增生期主要以Ⅰ型膠原增生為主，所以瘢痕組織雖堅(jiān)韌但缺乏彈性，抗拉力弱，剛度低，容易導(dǎo)致再次撕裂。而在瘢痕消退期，Ⅰ/Ⅲ型膠原比值逐漸降低[25]。另外，瘢痕纖維化與TGFβ1密切相關(guān)，TGFβ1可以促進(jìn)瘢痕組織增生[26]。有研究結(jié)果表明，TGFβ1可促使成纖維細(xì)胞增殖分化、促進(jìn)膠原合成，抑制膠原降解[27]。TGFβ1的表達(dá)在術(shù)后10 d左右達(dá)到高峰并一直持續(xù)到術(shù)后3～4周，隨后逐漸降低[28]。本實(shí)驗(yàn)術(shù)后4周正是TGFβ1的高度表達(dá)期，腱骨界面有大量瘢痕組織增生，導(dǎo)致兩組的生物力學(xué)測試結(jié)果差別不大。而隨著時(shí)間的延長，TGFβ1的表達(dá)逐漸降低，腱骨界面由瘢痕增生期逐漸過渡到纖維軟骨形成期，纖維軟骨帶逐漸長入腱骨界面。本文結(jié)果顯示，隨著術(shù)后時(shí)間的推移，實(shí)驗(yàn)組的最大載荷及剛度逐漸增加，推測腱骨界面已逐漸形成富含Sharpey纖維的軟骨性骨痂并進(jìn)一步軟骨內(nèi)成骨。在術(shù)后8周及12周，實(shí)驗(yàn)組的最大載荷及剛度均明顯高于實(shí)驗(yàn)對照組及空白對照組，證明辛伐他汀能夠增強(qiáng)成骨作用，提高腱骨界面的生物力學(xué)強(qiáng)度。

辛伐他汀口服后須經(jīng)過肝臟的首過消除，到達(dá)體循環(huán)不足5%，生物利用率低[29]。而超大劑量應(yīng)用辛伐他汀會(huì)增加肝衰竭、腎臟疾病、橫紋肌溶解等風(fēng)險(xiǎn)[30]。本研究在動(dòng)物模型中使用具有緩釋作用的甲基纖維素凝膠作為載體，具有良好的組織相容性及生物安全性，避免了藥效的流失。有研究表明，0.5 mg的辛伐他汀在促進(jìn)骨愈合的同時(shí)能夠降低炎癥反應(yīng)的發(fā)生[31]。因此，本實(shí)驗(yàn)選用0.5 mg的辛伐他汀作為給藥劑量，達(dá)到了促進(jìn)腱骨愈合的效果。另外，本實(shí)驗(yàn)選取兔作為動(dòng)物模型，是因?yàn)橥眉缧涞慕馄式鈽?gòu)與人類相似，且價(jià)格低廉、易于造模。由于本實(shí)驗(yàn)樣本較少，觀察時(shí)間較短且辛伐他汀劑量單一，下一步將增加樣本量并采用多個(gè)劑量辛伐他汀進(jìn)行研究。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)通過建立兔肩袖損傷修復(fù)模型，證明辛伐他汀能夠促進(jìn)兔急性肩袖肌腱損傷術(shù)后腱骨界面纖維軟骨層的形成，明顯提高腱骨界面的最大載荷及剛度，促進(jìn)腱骨愈合及生物力學(xué)性能的恢復(fù)。此外，辛伐他汀凝膠制備簡單，材料安全且價(jià)格低廉，術(shù)后不良反應(yīng)少，可以為臨床提供一種新的治療方式。

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