固定對兔子ACL橫斷后關節軟骨IL—1表達的影響

摘 要 目的：通過研究前交叉韌帶受損后白細胞介素IL-1的表達，來探討關節制動對關節軟骨的影響，旨在能更好的了解膝關節制動對前交叉韌帶受損后的影響。方法：新西蘭白兔12只，選取一側行膝關節ACL橫斷術，另一側膝關節腔切開；隨機分為2組，訓練4周。結果：顯微鏡觀察實驗組標本鏡下表現為固定組IL-1陽性表達率明顯高于被動活動組。結論：長期關節固定可導致關節僵硬、攣縮，并對正常的關節軟骨產生不利的影響。功能鍛煉能促進關節損傷的愈合，IL-1量較少，炎性吸收情況較好，利于損傷的愈合。

關鍵詞 前交叉韌帶 制動 被動活動 關節軟骨 白細胞介素IL-1

一、前言

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament， ACL）損傷是常見的膝關節損傷之一。制動是骨關節損傷的常用的治療手段，它具有保護受傷組織，減輕疼痛，促進損傷組織愈合的作用。然而長時間的制動會帶來副作用，對骨關節及周圍組織引起損害。

二、研究對象與方法

（一）分組與取樣

新西蘭白兔12只，一側行ACL橫斷術，另一側膝關節腔切開。隨機分為2組，1-6號為固定組，7-12號為被動活動組。固定組于伸直位固定；被動運動組于膝關節屈曲位，采用人工膝關節被動屈伸活動，每天3次，頻率為100～150次m/in，每次20min。2周后，均改為自主屈伸活動4周。之后取術側膝關節股骨外髁軟骨，放入10%的福爾馬林固定48小時，自來水沖洗30分鐘，常規脫鈣4周，梯度酒精脫水，石蠟包埋，切片機連續切片。

（二）測試方法

本實驗采用免疫組化SP法操作，常規脫蠟脫水，抗原修復并3 g/L過氧化氫浸泡15min，體積分數20%牛正常血清封閉20min，傾去血清，滴加按1：200稀釋的鼠抗兔IL-1血清，4℃孵育18 h，IgG孵育20min，辣根過氧化物酶標記的鏈卵白素工作液孵育20min，DAB染色，蘇木素復染。

（三）測試指標—凋亡細胞

凋亡細胞可以表明軟骨的退變情況，其生化改變主要集中在細胞核。細胞中有棕色顆粒者為陽性細胞；每例切片計數5～10個400倍視野，以平均每100個細胞核中含凋亡細胞個數作為凋亡指數。

（四）形態計量

隨機選取6個高倍鏡視野（400倍），計算每個視野里的陽性細胞數和細胞總數。陽性結果均表現為：細胞漿內有棕黃色或褐色顆粒，IL -1表達量用細胞分數即陽性細胞數占細胞總數的百分比來表示。

三、結果

肉眼觀察1-6號的石膏固定側關節僵硬，關節周圍肌肉可見萎縮，可見關節輕微水腫；7-12號被動活動組未出現類似情況。組織學觀察如圖1、圖2：

將數據進行方差分析，在p=0.01水平下有顯著性差異。固定組IL-1陽性表達率明顯高于自由活動組。

四、討論

Fell等[1]最早提出IL-1是調節軟骨細胞功能活動的因子，也是關節軟骨病理生理失衡的主要啟動因子，他能促使軟骨基質降解，導致軟骨退變。本實驗顯示IL-1β在前交叉韌帶斷裂后出現升高，陽性表達率增多，細胞出現變性，IL-1β表達水平的下降可能與軟骨細胞變性有關。IL-1作用于軟骨細胞的機制包括：誘導基質金屬蛋白酶（MMPs）、促分解代謝因子和其他炎癥因子基因的表達[2]。被認為是導致軟骨功能衰退最具影響力的細胞因子之一，是最經典的炎癥調節劑，有快速強大的促炎癥作用。

研究表明即使是相對短期的制動也會對骨關節及其周圍軟組織產生不利的影響[3]。關節制動可誘發關節軟骨退變，而運動對退變軟骨具有保護和促進修復的作用。關節制動不僅會對韌帶本身，而且還會對韌帶骨附著處產生顯著的影響[4]。被動運動通過外力迫使關節產生運動，產生的內壓力較低，為骨折部位提供了一個相對從容的愈合環境，對損傷的愈合以及炎癥的消除均有利。

五、結論

長期關節固定不利于關節軟骨的愈合。適當的功能鍛煉能促進損傷的愈合，炎性吸收情況較好，被動運動通過外力迫使關節產生運動，對損傷的愈合以及炎癥的消除均有利。

參考文獻：

[1] Fell HB， Jubb RW. The effect of synovial tissue on the breakdown of articular cartilage in organ culture[J]. Arthritis Rheum. 1977.20：1359-1371.

[2] The Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China. Gidance Suggestions for the Care and Use of Laboratory Animals[J]. 2006.09.30.

[3] Richardson DW， et al. Effects of short-term cast immobilization on equine articular cartilage[J]. Am J Vet Res. 1993.54（3）：449-453.

[4] 余敏.制動對兔膝關節前交叉韌帶生物學性能的影響[J].