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目的本研究目的是探讨在雌性Sprague-Dawley(SD)大鼠膝关节行髌韧带短缩术(Patellar ligament shortening,PLS)制备低位髌骨模型,进而诱导髌股关节炎(Patellofemoral joint Osteoarthritis,PFJOA)模型的可行性,并同时行双侧卵巢切除术(ovariectomy,OVX)观察雌激素水平下降对PFJOA的作用影响,同时使用阿仑膦酸钠(Alendronate,ALN)进行干预,研究ALN对去势大鼠PFJOA关节软骨和软骨下骨的作用及机制。方法40只3月龄雌性SD大鼠随机分为5组,每组8只;即假手术组(Sham组)、双侧卵巢切除术组(OVX组)、髌韧带短缩术组(PLS组)、髌韧带短缩术+双侧卵巢切除术组(O+P组)、髌韧带短缩术+双侧卵巢切除术+阿仑膦酸钠治疗组(ALN组),Sham组仅进行切开暴露不做任何处理即关闭伤口缝合皮肤,PLS组、O+P组、ALN组均进行右膝关节髌韧带短缩术制备低位髌骨模型,OVX组、O+P组、ALN组均进行双侧卵巢切除术,ALN组在术后即开始皮下注射ALN,计量为70μg/kg,1周1次,共给药10周。在实验终点对大鼠右膝关节拍摄X线测量Modified Insall-Salvati(MIS)比值,以评估低位髌骨造模成功与否。给药10周后对实验动物进行安乐死,并对大鼠膝关节进行分离解剖,观察关节软骨面的大体形态,拍照并进行评分。标本固定后进行Micro-CT检测,对软骨下骨的相关微结构参数进行测定,再脱钙12周。在脱水透明、包埋切片后,行甲苯胺蓝染色,通过Mankin评分进行组织学评估;通过免疫组织化学染色对软骨中的二型胶原(COL-II)、基质金属蛋白酶(MMP)-13的表达进行检测分析。最后收集各组实验数据采用相应的统计方法进行分析处理。分别通过PLS组、O+P组、ALN组与Sham组进行比较确定造模成功与否,O+P组与PLS组相比较观察雌激素水平下降对PFJOA的影响,ALN组与O+P组进行比较观察ALN对去势大鼠PFJOA中关节软骨及软骨下骨退变的作用效果。结果1 Modified Insall-Salvati比值的测量,PLS组、O+P组、ALN组与Sham组相比较,三组的MIS比值都显著低于Sham组(P<0.05),证明了PLS手术成功制备了大鼠低位髌骨模型。2 PLS组、O+P组软骨退变大体形态学评分要显著高于Sham组(P<0.05),O+P组显著高于OVX组(P<0.05)。O+P组与PLS组相比较,大体形态学评分有所增加,但无统计学差异(P>0.05)。ALN组与O+P组相比较,大体形态学评分有所下降,但无统计学差异(P>0.05)。3 Mankin评分结果显示,PLS组、O+P组的Mankin评分要显著高于Sham组(P<0.05),O+P组显著高于OVX组(P<0.05),O+P组与PLS相比,Mankin评分有所增加,但无统计学差异(P>0.05)。ALN组与O+P组相比较,Mankin评分有所下降,但无统计学差异(P>0.05)。4 PLS组、O+P组中Col-II表达水平显著低于Sham组(P<0.05),O+P组中Col-II的表达水平显著低于OVX组(P<0.05),同时与PLS组相比,其Col-II阳性表达水平也有降低,但无统计学差异(P>0.05)。ALN组与O+P组相比,Col-II表达水平显著增加(P<0.05);与Sham组相比,PLS组、O+P组中MMP-13的表达水平显著增加(P<0.05)。O+P组中MMP-13的表达水平均显著高于OVX组和PLS组(P<0.05)。与O+P组相比,ALN组中MMP-13的表达水平显著降低(P<0.05)。5软骨下骨Micro-CT检测结果显示,OVX组的BMD、BV/TV、Tb.N显著低于Sham组(P<0.05),而Tb.Sp、SMI、Tbpf均显著高于Sham组(P<0.05)。PLS组的BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th显著低于Sham组(P<0.05),而Tb.Sp、SMI、Tbpf均显著高于Sham组(P<0.05)。O+P组的BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th显著低于Sham组(P<0.05),而Tb.Sp、SMI、Tbpf均显著高于Sham组(P<0.05)。与OVX组相比,O+P组的BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th显著下降(P<0.05),而Tb.Sp、SMI、Tbpf均显著上升(P<0.05)。与PLS组相比,O+P组的BMD、BV/TV、Tb.N显著下降(P<0.05),而Tb.Sp、SMI、Tbpf均显著上升(P<0.05)。与O+P组相比,ALN组的BMD、BV/TV、Tb.N显著上升(P<0.05),而Tb.Sp、SMI、Tbpf显著下降(P<0.05)。结论PLS可成功制备由低位髌骨导致的PFJOA动物模型,从而造成软骨和软骨下骨的退变。OVX引起的大鼠体内雌激素水平下降对PFJOA具有加重作用。ALN的应用可在一定程度上延缓去势大鼠PFJOA中关节软骨和软骨下骨微结构的破坏,ALN有望成为治疗绝经后PFJOA的调修药物。图 8 幅;表 1 个;参 128 篇。