本文關(guān)鍵詞：跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱的影響及相關(guān)機制研究　出處：《南方醫(yī)科大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：肌腱為致密的纖維結(jié)締組織,是運動系統(tǒng)的重要組成部分。它連接肌肉和骨骼,傳導(dǎo)肌肉的收縮力(主要是張應(yīng)力)到骨骼,從而帶動關(guān)節(jié)的運動或保持肢體的平衡。在運動過程中,肌肉產(chǎn)生的收縮力越大、肌腱所承受的應(yīng)力也就越大。長期、反復(fù)地過度使用會導(dǎo)致肌腱病。而肌腱內(nèi)缺乏血管,細(xì)胞較少,代謝活性相對要低,一旦損傷,再生、修復(fù)能力有限,導(dǎo)致炎癥、退變等,甚至斷裂,嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量和運動能力。因此,肌腱病受到醫(yī)學(xué)界廣泛的關(guān)注。肌腱病是骨科學(xué)、運動醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)和老年醫(yī)學(xué)的常見病。好發(fā)于跑、跳運動員以及肌腱過度勞損的人,發(fā)病率約為2-65%,占所有運動相關(guān)疾病的30～50%。在我國,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的提高,越來越多的人參與到體育運動中來；但是,由于運動方式不恰當(dāng)、意外事故發(fā)生以及人口老齡化,肌腱運動性損傷的發(fā)病率也逐年升高。與此同時,人們生活方式也發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變,例如長期用鍵盤打字以及手機使用的普及等導(dǎo)致手部的肌腱損傷。肌腱病已逐漸成為影響人們生活質(zhì)量和運動能力的主要疾病之一。尤其是對于喜好運動的人來說,肌腱病的發(fā)生往往會嚴(yán)重影響其運動能力,甚至無法重返運動場。因此,一直以來,肌腱病的預(yù)防和治療都是國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界普遍關(guān)注和迫切需要解決的問題。關(guān)于肌腱病的治療方法有很多,總的可以分為保守治療和手術(shù)治療。保守治療包括休息、改變運動方式、物理治療、康復(fù)訓(xùn)練、口服非甾體類抗炎藥(NSAIDs)和局部注射治療等等。但是,大多數(shù)保守治療往往只能暫時緩解癥狀,長期療效欠佳。而手術(shù)治療又常常引起肌腱粘連、纖維性疤痕形成,愈后的肌腱也在生物力學(xué)性能、化學(xué)組成以及結(jié)構(gòu)等方面都明顯低于正常肌腱組織,容易再次斷裂。產(chǎn)生這些問題的根本原因在于肌腱病的發(fā)病機制尚未明確,當(dāng)前的治療多是基于單純的理論分析和有限的臨床經(jīng)驗,而不是針對生理病理學(xué)機制。因此,要尋求更有效、更具針對性的預(yù)防和治療方法,必須首先闡明肌腱病的發(fā)病機制。目前,關(guān)于肌腱病的發(fā)病機制有很多假說和理論,包括肌腱退變變性假說,炎癥假說,干細(xì)胞異常分化假說,微損傷假說,力學(xué)-生物學(xué)偶聯(lián)假說,缺血-再灌注假說等等。盡管這些假說和理論都具有一定的科學(xué)性,但其中任何一種都無法完全、真正的闡述肌腱病的發(fā)病機制。因此,探討肌腱病的發(fā)病機制不應(yīng)拘泥于以上任何一種學(xué)說,而應(yīng)從細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)角度,結(jié)合各種假說和理論中有價值的科學(xué)論據(jù)綜合考慮。運動時,肌腱傳導(dǎo)應(yīng)力。反過來,在應(yīng)力作用下,肌腱像其它活的、有生命的組織一樣,也有重塑自身的能力。通過改變生物力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)和化學(xué)組織等來適應(yīng)或抵抗新的力學(xué)環(huán)境。訓(xùn)練是觀察肌腱重塑過程的重要方法。總的來說：合理的訓(xùn)練能改善肌腱的結(jié)構(gòu),增加膠原合成,提高生物力學(xué)性能,促進(jìn)微損傷的修復(fù)；然而,不合理的訓(xùn)練往往會破壞肌腱的結(jié)構(gòu),增加膠原降解,降低生物力學(xué)性能,造成修復(fù)失敗,肌腱損傷,甚至斷裂。以往的研究由于選擇的研究對象,性別,年齡,訓(xùn)練方式、時間、頻率、強度不同,研究結(jié)果往往差異很大�？紤]到肌腱病最常見的病因是長期、反復(fù)地過度使用,本課題將探討運動強度對肌腱的影響。我們通過跑臺跑步模型設(shè)置三種不同的訓(xùn)練強度,與自由活動比較,觀察肌腱組織在重塑過程中的生理、病理變化,從而進(jìn)一步探討肌腱病的發(fā)病機制,以期為臨床肌腱病的預(yù)防和治療提供實驗依據(jù)。本課題包括三個部分：第一部分將觀察不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)特性的影響；第二部分將探討不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)生物化學(xué)組成的影響；第三部分將探討不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)肌腱干細(xì)胞增殖和分化的影響。第—部分不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)特性的影響目的1.觀察不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱生物力學(xué)特性的影響；2.觀察不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱結(jié)構(gòu)的影響。材料與方法1、實驗動物和訓(xùn)練方案24只8周齡、雄性、200-250g SD大鼠隨機分成四組,對照組(CON)、低強度訓(xùn)練組(LIR)、中強度訓(xùn)練組(MIR)和高強度訓(xùn)練組(HIR)。3個訓(xùn)練組進(jìn)行8周強度不同的跑臺訓(xùn)練。2、標(biāo)本取材各組大鼠在訓(xùn)練組最后一次訓(xùn)練24小時后被處死,處死前稱量其體重。在無菌條件下切取大鼠雙側(cè)后肢跟腱,測量跟腱橫截面積。每只大鼠任意取一側(cè)跟腱用于組織學(xué)觀察。取另一側(cè)跟腱用于生物力學(xué)檢測。3、檢測指標(biāo)8周跑臺訓(xùn)練前、后的體重變化情況；8周跑臺訓(xùn)練后跟腱橫截面積；生物力學(xué)特性檢測；透射電鏡檢測跟腱內(nèi)膠原纖維平均直徑；蘇木素-伊紅染色；天狼猩紅染色后透射電鏡觀察跟腱內(nèi)膠原纖維排列。4、統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,數(shù)據(jù)用SPSS16.0 (Chicago, IL, USA)統(tǒng)計軟件包處理,單因素方差分析和T檢驗；P≤0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果8周跑臺訓(xùn)練前、后各組大鼠體重差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。8周跑臺訓(xùn)練后各組大鼠跟腱橫截面積差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。LIR組跟腱力學(xué)特性無影響(P0.05),MIR組跟腱剛度、最大載荷和彈性模量增加(P0.05),HIR組生物力學(xué)性能下降(P0.05)。LIR組跟腱內(nèi)膠原纖維平均直徑無變化(P0.05),MIR組膠原纖維平均直徑顯著增粗(P0.05),HIR組膠原纖維平均直徑顯著變細(xì)(P0.05)。蘇木素-伊紅染色光鏡下觀察結(jié)果顯示：CON組：膠原纖維沿肌腱長軸相互平行排列,有輕微的波紋；細(xì)胞位于膠原纖維之間,均勻散布,核清晰,呈橢圓形。LIR組：膠原纖維平行排列,波紋消失；細(xì)胞散布膠原原纖維之間。MIR組：膠原纖維排列平行、整齊、規(guī)則、緊密；細(xì)胞數(shù)量稍增多。HIR組：膠原纖維排列紊亂、松散；細(xì)胞分布不均,局部見數(shù)量增多、密集分布,形態(tài)異常。天狼猩紅染色后透射電鏡觀察顯示：CON組以鮮紅色的Ⅰ型膠原纖維為主,纖維平行排列,可見少許細(xì)小的呈綠色折光的Ⅲ型膠原纖維;LIR組以Ⅰ型膠原纖維為主,可見少許細(xì)小的綠色的Ⅲ型膠原纖維,纖維排列整齊,類似于對照組；MIR組纖維排列整齊、緊密,主要為鮮紅色的Ⅰ型膠原纖維,無或有極少量綠色的Ⅲ型膠原纖維；HIR組Ⅰ型膠原纖維雖然較Ⅲ型相對為多,但纖維排列紊亂,縱橫交錯。結(jié)論本部分實驗結(jié)果說明：不同強度跑臺訓(xùn)練能對大鼠跟腱生物力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響。低強度跑臺訓(xùn)練沒有改變大鼠跟腱生物力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)。中強度跑臺訓(xùn)練能使膠原纖維直徑增粗,排列更加規(guī)則、緊密,改善肌腱生物力學(xué)性能。而高強度跑臺訓(xùn)練使膠原纖維直徑變細(xì),排列紊亂,降低肌腱生物力學(xué)性能。第二部分不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)生物化學(xué)組成的影響目的1.探討不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)膠原含量的影響；2.探討不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)MMP-13、TIMP-1表達(dá)的影響；3.探討不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)decorin、biglycan、aggrecan表達(dá)的影響。材料與方法1、實驗動物和訓(xùn)練方案同第一部分。2、標(biāo)本取材各組大鼠在訓(xùn)練組最后一次訓(xùn)練24小時后被處死。在無菌條件下切取大鼠雙側(cè)后肢跟腱。每只大鼠任意取一側(cè)跟腱,浸入10%中性福爾馬林溶液中固定,用于組織學(xué)檢測。取另一側(cè)跟腱,放入-80℃液氮中,用于蛋白含量及基因表達(dá)檢測。3、檢測指標(biāo)免疫組化檢測訓(xùn)練后跟腱組織中Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原.decorin的表達(dá)；ELISA測定訓(xùn)練后跟腱組織中MMP-13、TIMP-1 蛋白含量； qPCR測定訓(xùn)練后跟腱組織中Ⅰ型膠原nRNA,III型膠原mRNA,decorin mRNA,biglycan mRNA,aggrecan mRNA表達(dá)。4、統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,數(shù)據(jù)用SPSS16.0(Chicago,IL,USA)統(tǒng)計軟件包處理,單因素方差分析和T檢驗；P-0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果免疫組化檢測結(jié)果顯示：LIR組跟腱內(nèi)Ⅰ型膠原含量無變化(P0.05):MIR組跟腱內(nèi)Ⅰ型膠原含量顯著增加(P0.05):HIR組跟腱內(nèi)Ⅰ型膠原含量顯著減少(P0.05).LIR組和MIR組跟腱內(nèi)Ⅲ型膠原含量無變化(P0.05):HIR組跟腱內(nèi)Ⅲ型膠原含量顯著增加(P0.05).LIR組跟腱內(nèi)decorin含量無變化(P0.05):MIR組跟腱內(nèi)decorin含量顯著增加:P0.05):HIR組跟腱內(nèi)decorin含量顯著減少(P0.05)。ELISA檢測結(jié)果顯示：LIR組跟腱內(nèi)MMP-13含量無變化(P0.05); MIR組跟腱內(nèi)MMP-13含量顯著增加(P0.05); HIR組跟腱內(nèi)MMP-13含量進(jìn)一步增加(P0.05)。LIR組跟腱內(nèi)TIMP-1含量無變化(P0.05); MIR組跟腱內(nèi)TIMP-1含量顯著增加(P0.05)；HIR組跟腱內(nèi)TIMP-1含量顯著減少(P0.05)。qPCR檢測結(jié)果顯示：LIR組跟腱內(nèi)Ⅰ型膠原mRNA表達(dá)無變化(P0.05)；MIR組跟腱內(nèi)Ⅰ型膠原mRNA表達(dá)顯著增加(P0.05)；HIR組跟腱內(nèi)Ⅰ型膠原mRNA表達(dá)顯著減少(P0.05)。LIR組和MIR組跟腱內(nèi)Ⅲ型膠原mRNA表達(dá)無變化(P0.05);HIR組跟腱內(nèi)Ⅲ型膠原mRNA表達(dá)顯著增加(P0.05)。LIR組跟腱內(nèi)decorin mRNA表達(dá)無變化(P0.05);MIR組跟腱內(nèi)decorin mRNA表達(dá)顯著增加(P0.05)；HIR組跟腱內(nèi)decorin mRNA表達(dá)顯著減少(P0.05)。LIR組跟腱內(nèi)biglycan mRNA表達(dá)無變化(P0.05); MIR組跟腱內(nèi)biglycan mRNA表達(dá)顯著減少(P0.05)；HIR組跟腱內(nèi)biglycan mRNA表達(dá)顯著增加(P0.05)。LIR組、MIR組跟腱內(nèi)aggrecan mRNA表達(dá)無變化(P0.05)；HIR組跟腱內(nèi)aggrecan mRNA表達(dá)顯著增加(P0.05)。結(jié)論本部分實驗結(jié)果說明：不同強度跑臺訓(xùn)練能對大鼠跟腱內(nèi)生物化學(xué)組成產(chǎn)生不同的影響。低強度跑臺訓(xùn)練沒有改變大鼠跟腱生物化學(xué)組成。中強度跑臺訓(xùn)練促使MMP-13和TIMP-1之間達(dá)到平衡,I型膠原合成增加；decorin增加使膠原原纖維有序形成。而高強度跑臺訓(xùn)練打破了MMP-13和TIMP-1之間的平衡,Ⅰ型膠原被降解；decorin減少使膠原原纖維形成紊亂。第三部分不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)肌腱干細(xì)胞增殖和分化的影響目的1.探討不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)肌腱干細(xì)胞增殖的的影響；2.探討不同強度跑臺訓(xùn)練對大鼠跟腱內(nèi)肌腱干細(xì)胞分化的的影響。材料與方法1、實驗動物和訓(xùn)練方案同第一部分。2、標(biāo)本取材各組大鼠在訓(xùn)練組最后一次訓(xùn)練24小時后被處死。在無菌條件下切取大鼠雙側(cè)后肢跟腱。分離、培養(yǎng)肌腱干細(xì)胞。3、檢測指標(biāo)MTT法檢測訓(xùn)練后各組跟腱組織中干細(xì)胞增殖能力；qPCR測定訓(xùn)練后各組跟腱組織中干細(xì)胞Ⅱ型膠原mRNA, Sox 9 mRNA, Runx 2 mRNA表達(dá)；Western Blotting測定訓(xùn)練后各組跟腱組織中干細(xì)胞BMP-2蛋白表達(dá)。4、統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,數(shù)據(jù)用SPSS 16.0 (Chicago, IL, USA)統(tǒng)計軟件包處理,單因素方差分析和T檢驗；P≤0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果MTT檢測結(jié)果顯示：CON組、LIR組和HIR組OD值之間無顯著差異(P0.05),而MIR組顯著增高(P0.05)。qPCR檢測結(jié)果顯示：CON組、LIR組和MIR組跟腱內(nèi)Ⅱ型膠原mRNA和Sox 9 mRNA表達(dá)無顯著差異(P0.05),而HIR組腱內(nèi)Ⅱ型膠原mRNA和Sox9 mRNA表達(dá)顯著增高(P0.05)。CON組、LIR組、MIR組和HIR組跟腱內(nèi)Runx 2 mRNA表達(dá)無顯著差異(P0.05)。Western Blotting檢測結(jié)果顯示：CON組、LIR組和M1R組跟腱內(nèi)BMP-2蛋白表達(dá)無顯著差異(P0.05),而HIR組腱內(nèi)BMP-2蛋白表達(dá)顯著增高(P0.05)。結(jié)論本部分實驗結(jié)果說明：不同強度跑臺訓(xùn)練能對大鼠跟腱內(nèi)肌腱干細(xì)胞產(chǎn)生不同的影響。低強度跑臺訓(xùn)練沒有改變大鼠跟腱內(nèi)肌腱干細(xì)胞的增殖和分化。中強度跑臺訓(xùn)練促使肌腱干細(xì)胞增殖,并定向分化成肌腱細(xì)胞。而高強度跑臺訓(xùn)練引起肌腱干細(xì)胞產(chǎn)生BMP-2,誘導(dǎo)肌腱干細(xì)胞錯誤分化成軟骨細(xì)胞,因而decorin減少,biglycan和aggrecan增多。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R685

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本文編號：1377689