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目的:本研究旨在通过观察髌骨-髌腱结合部(PPTJ)局部组织形态学和修复相关因子随跳跃负荷量积累变化的规律,阐明局部随负荷积累导致的局部适应相关因子的变化特点,揭示骨腱结合部对负荷量积累的适应过程,为预防骨腱结合部损伤提供科学依据。方法:有40只雌性新西兰大白兔(18周龄)用于本研究,共计80个后肢标本。随机分为对照(CON)组(n=10),单次跳跃(S-JUMP)组(n=10)和多次跳跃(M-JUMP)组(n=60)。M-JUMP组根据训练天数分为3天跳跃(3D-JUMP)组(n=10),5天跳跃(5D-JUMP)组(n=10),10天跳跃(10D-JUMP)组(n=10),20天跳跃(20D-JUMP)组(n=10),30天跳跃(30D-JUMP)组(n=10),40天跳跃(40D-JUMP)组(n=10)。于完成最后一次训练后24小时取材,每只取2个后肢PPTJ复合体,经固定、脱钙、脱水、包埋后,制作成石蜡切片,用以进行H&E、免疫组织化学、免疫荧光染色。观察指标包括:组织形态,细胞密度(CD),纤维软骨带厚度(FZT);TGF-β1,Smad2,Tgif-1,Sno N的表达量;SCXA,SOX-9的表达量和SCXA/SOX-9的比值;TNFα,COX-2,PTGES-2和IL-6的表达量;MMP-1,MMP-9,TIMP-1和TIMP-2的表达量,TIMP-1/MMP-1,TIMP-1/MMP-9和TIMP-2/MMP-9的比值;胶原I、胶原II和胶原III的表达量和占比,胶原I/胶原III的比值。统计方法:各指标组间差异采用双因素方差分析,各指标之间的关系用Pearson相关系数,显著性水平为p<0.05。结果:(1)组织学结果显示:与CON组相比,S-JUMP组PPTJ细胞分布不均,呈条带状分布,局部细胞聚集,潮线模糊,胶原纤维变粗,部分胶原纤维出现微断裂;3D-JUMP组,5D-JUMP组,10D-JUMP组和20D-JUMP组PPTJ出现细胞分布不均、异常聚集,CD增加,潮线模糊到消失,胶原结构被破坏等损伤特征;30D-JUMP组PPTJ出现胶原结构修复特征;40D-JUMP组PPTJ出现多数细胞排列方向与力线方向一致,大部分胶原纤维排列有序等适应负荷的变化,但仍存在软骨细胞增殖和瘢痕等愈合不良特征,提示适应不良。与CON组相比,所有跳跃组CD和FZT均显著增加(均为p<0.05)。(2)对PPTJ软骨增殖、分化相关因子表达的影响。与CON组相比,S-JUMP组Tgif-1,Sno N表达上调(均为p<0.05);3D-JUMP组TGF-β1、Tgif-1表达上调(均为p<0.05);5D-JUMP组Sno N表达上调(p<0.05);10D-JUMP组,20D-JUMP组和30D-JUMP组TGF-β1、Sno N表达上调(均为p<0.05);40D-JUMP组TGF-β1表达上调(均为p<0.05)。与S-JUMP组比较,20D-JUMP组和30D-JUMP组TGF-β1上调(均为p<0.05)。M-JUMP组组内比较结果显示,TGF-β1在30D-JUMP组达高峰,在40天的跳跃负荷量积累中呈先增高后降低的趋势。(3)对PPTJ软骨增殖、分化相关转录因子表达的影响。与CON组相比,S-JUMP组,3D-JUMP组,5D-JUMP组,10D-JUMP组,30D-JUMP组和40D-JUMP组SCXA表达上调(均为p<0.05);S-JUMP组,3D-JUMP组,10D-JUMP组,30D-JUMP组和40D-JUMP组SOX-9表达上调(均为p<0.05)。与S-JUMP组比较,5D-JUMP组SOX-9下调(p<0.05);20D-JUMP组SCXA下调(p<0.05)。(4)对ECM代谢相关因子表达的影响。与CON组相比,3D-JUMP组和5D-JUMP组TNFα、IL-6表达上调(均为p<0.05);10D-JUMP组和20D-JUMP组TNFα、COX-2、PTGES-2、IL-6表达上调(均为p<0.05);30D-JUMP组COX-2表达上调(p<0.05);40D-JUMP组COX-2、PTGES-2表达上调(均为p<0.05)。与S-JUMP组比较,3D-JUMP组和5D-JUMP组COX-2下调(均为p<0.05);10D-JUMP组TNFα,PTGES-2上调(均为p<0.05)。M-JUMP组内比较结果显示,10D-JUMP组TNFα的表达显著高于5D-JUMP组、30D-JUMP组和40D-JUMP组(均为p<0.05);10D-JUMP组COX-2的表达显著高于3D-JUMP组、5D-JUMP组和40D-JUMP组(均为p<0.05);10D-JUMP组、20D-JUMP组、30D-JUMP组和40D-JUMP组PTGES-2的表达显著高于3D-JUMP组和5D-JUMP组(均为p<0.05);3D-JUMP组IL-6的表达显著高于20D-JUMP组、30D-JUMP组和40D-JUMP组(均为p<0.05)。(5)对ECM代谢相关酶表达的影响。与CON组相比,S-JUMP组TIMP-1/MMP-1和TIMP-1/MMP-9增加(均为p<0.05);3D-JUMP组TIMP-1/MMP-1和TIMP-1/MMP-9增加(均为p<0.05);5D-JUMP组TIMP-1/MMP-1、TIMP-1/MMP-9增加(均为p<0.05);10D-JUMP组MMP-1、TIMP-2表达被抑制(均为p<0.05);20D-JUMP组TIMP-2/MMP-9下降(均为p<0.05);30D-JUMP组MMP-1表达被抑制,TIMP-1被激活(均为p<0.05)。与S-JUMP组比较,10D-JUMP组,20D-JUMP组,30D-JUMP组和40D-JUMP组TIMP-1/MMP-1、TIMP-1/MMP-9降低(均为p<0.05)。M-JUMP组内比较结果显示,3D-JUMP组和5D-JUMP组TIMP-1/MMP-1和TIMP-1/MMP-9显著高于10D-JUMP组、20D-JUMP组、30D-JUMP组和40D-JUMP组(均为p<0.05)。(6)对ECM主要胶原的表达的影响。与CON组相比,S-JUMP组、3D-JUMP组和5D-JUMP组COL-I、COL-II表达上调,COL-I/COL-III增加(均为p<0.05);10D-JUMP组COL-I、COL-III表达上调(均为p<0.05);20D-JUMP组COL-I、COL-II表达上调(均为p<0.05);30D-JUMP组COL-I表达上调(p<0.05),COL-I/COL-III增加(p<0.05);40D-JUMP组COL-I和COL-II表达上调(p<0.05),COL-I/COL-III增加(p<0.05)。结论:(1)跳跃负荷积累会导致兔PPTJ胶原合成与降解之间平衡关系改变,出现炎性因子表达水平升高,但是组织学未出现相应的炎症反应特征,这是一种非典型炎症改变,也是局部对负荷积累的适应过程。(2)影响局部适应过程的因素包括通过TIMPs表达水平升高和MMPs表达水平降低、SCXA和/或SOX-9表达上调来增加I型胶原和/或II型胶原的表达。(3)跳跃负荷量积累过程中,负荷3-30天,TNFα,COX-2和PTGES-2对MMPs的促进作用不足以抵抗TGF-β1和/或IL-6对TIMPs的促进作用,ECM降解代谢被抑制;负荷30-40天,ECM降解代谢增加,ECM合成、降解代谢达到新的平衡。