电针对老年大鼠关节软骨及软骨下骨极化相关蛋白表达的影响

目的 探讨电针治疗对老年大鼠的关节软骨及软骨下骨极化相关蛋白表达的影响。方法 16只24月龄SD雄性大鼠随机分为老年组和电针组,每组8只;8只6月龄SD雄性大鼠为青年组。电针组接受电针治疗,穴取双侧“太溪”、“足三里”、“阳陵泉”、“血海”。电针参数：疏密波,疏波频率3 Hz,密波15 Hz,电流强度1 mA,1次/d,30 min/次,每周5 d,连续8周。其余两组用胶带固定无菌针,连接电针仪但不开机。8周后取材,ELISA法检测血清Ⅱ型胶原C端肽（CTX-Ⅱ）含量;显微CT(Micro-CT)检测左侧胫骨软骨下骨微结构;番红-固绿染色在光镜下观察左胫骨平台软骨组织形态结构,并采用改良Mankin′s评分评估关节软骨退变程度。RT-qPCR、Western blot检测基质金属蛋白酶-1(MMP-1),基质金属蛋白酶-3(MMP-3),基质金属蛋白酶-13(MMP-13),肿瘤坏死因子-α(TNF-α),白细胞介素-1β(IL-1β),巨噬细胞甘露糖受体（MMR）,精氨酸酶1(Arg1)mRNA及蛋白表达水平。结果 （1）与青年组大鼠相比,老年组大鼠血液中CTX-Ⅱ含量增高（P &l...     

全身振动对兔膝骨性关节炎关节软骨和软骨下骨的影响

目的:探讨全身振动(whole body vibration, WBV)对兔膝骨关节炎(osteoarthritis, OA)关节软骨的保护作用和软骨下骨重塑的影响。方法:48只新西兰大白兔分为四组:空白对照组(CON组)、骨关节炎对照组(ACLT组)、盐酸氨基葡萄糖组(GH组)、全身振动组(WBV组),每组12只。CON组不进行任何干预;ACLT组给予造模手术后不进行干预;GH组动物造模手术8周后进行盐酸氨基葡萄糖灌胃;WBV组在造模术后8周,使用WBV治疗仪进行干预。造模术后12周,取动物血液进行Elisa检测,取左侧胫骨近端进行大体标本观察,取左侧胫骨近侧进行HE染色、番红O-固绿染色、甲苯胺蓝染色,用于软骨组织学的Mankin评分和软骨下骨组织形态计量学分析。结果:CON组、WBV组软骨下骨骨小梁面积百分比,骨小梁数量均显著高于ACLT组。两组的骨小梁分离度均显著低于ACLT组和GH组。GH组骨小梁分离度亦显著低于ACLT组。骨小梁宽度各组间差异无显著性意义。ACLT组CTX-Ⅱ值较CON组显著升高,WBV组和GH组的CTX-Ⅱ值均较ACLT组显著降低。ACLT组PⅡANP值较CON组显著降低,GH组的PⅡANP值亦较ACLT组显著降低,WBV组的PⅡANP值与ACLT组差异无显著性意义,显著降低。结论:WBV治疗增加了兔OA关节胫骨软骨下骨骨小梁面积百分比、骨小梁数量,降低骨小梁分离度,降低膝OA兔的血清CTX-Ⅱ水平,有利于延缓兔OA关节软骨退变。     

早期骨关节炎软骨下骨趋化因子信号通路的表达

背景：趋化因子广泛存在于炎症反应组织当中,起诱导炎症细胞趋向炎症组织参与免疫应答的作用,大量的实验研究表明,趋化因子在骨关节炎致病过程中起了重要作用。目的：分析早期骨关节炎软骨下骨的趋化因子信号通路表达改变情况,为阐述其在骨关节炎致病机制中的重要作用提供依据。方法：30只SD大鼠随机均分为实验组和对照组。实验组切除右膝内侧半月板及内侧副韧带,对照组仅切开关节囊。于造模后1,2,4周取右膝关节标本,采用全基因表达谱芯片技术研究软骨下骨全基因表达,利用差异基因分析、信号通路分析的方法分析趋化因子信号通路的表达改变情况。结果与结论：①发现一系列与趋化因子信号通路相关的差异表达基因。②实验组与对照组相比较,趋化因子信号通路在造模后1周差异有显著性意义（P〈0.05）,造模后2,4周差异无显著性意义（P〉0．05）。说明趋化因子信号通路在极早期膝关节骨关节炎的软骨下骨改变中起重要作用。     

膝关节软骨和软骨下骨在早期骨关节炎定量研究成像的MRI和CT新技术研究进展

正骨性关节炎(OA,osteoarthritis)是指在可动关节中,由于微观和宏观损伤而启动了细胞应力和细胞外基质的退变,并进一步激活了不良修复反应~([1])。OA早期表现为分子水平的紊乱,即关节内各组织的代谢异常,而之后会继发解剖或生理紊乱,包括软骨退变、骨小梁重塑、骨赘形成、关节炎症和正常关节功能的损害。在形态学变化出现之前,常规的MRI和CT检查并不能清晰显示早期OA软骨内部生化成     

生物力学测量系统测量软骨损伤后滑膜关节的摩擦性能

背景：骨性关节炎会导致关节摩擦因数及性能的改变,目前尚没有一种方法能够全面客观的评价及测量关节的摩擦性能。目的：应用生物力学测量系统观察不同压力条件下关节摩擦性能的变化,及软骨缺损出现时关节摩擦因数的变化。方法：将羊腕关节固定在生物力学测量系统上,以垂直关节面方向给关节施加100,200,400,800N的压力,左右5。旋转关节测出平均旋转扭矩及关节摩擦因数。然后在关节面上制作面积为16mm。的软骨缺损区,测试在100,200,400,800N压力下的平均扭矩及关节摩擦因数。结果与结论：当无软骨缺损时,羊腕关节在4种压力状态下的旋转扭矩大小分别为：0．0217,0．0317,0．0630,0．1450N·m,关节摩擦因数（u）分别为：0．0067,0．0073,0．0120和0．0145;而在软骨缺损时,4种压力状态下的旋转扭矩大小分别为：0．0270,0．0417,0．0806,0．1724N·m,关节摩擦因数（U）分别为：0．0086,0．0097,0．0137和0．0164。可见,随着压力的增加,旋转扭矩和关节摩擦因数逐渐增大（Pc0．05）,且关节软骨缺损会导致关节旋转扭矩和关节摩擦因数的增大（P〈0．05）。同时关节旋转扭矩与关节摩擦因数明显正相关。     

膝内外翻畸形时髋臼负重顶区的生物力学变化

背景：膝内、外翻畸形改变了膝关节的形态,除影响膝关节的功能外,还可能改变相邻关节髋关节的生物力学行为,也就是髋臼与股骨头之间的力学传导. 目的：评价不同程度膝内、外翻畸形对髋臼负重顶区的生物力学影响. 方法：取成年男性鲜尸体下肢标本3个,剔除附着的肌肉组织,保留骨膜、韧带及关节囊,通过胫骨高位截骨模拟不同程度的膝内外翻畸形.标本分为中立位组、膝内翻10°组、膝内翻20°组、膝外翻10°组和膝外翻20°组.实验中骨盆的位置选择单足站立中立位.标本通过生物力学试验机加载至50 kg,采用压敏片技术测量髋臼顶负重区的负重面积、平均应力及峰值应力. 结果与结论：髋臼顶区中立位时股胫关节面负重面积为（6.33±0.12） cm2,平均应力（3.62±0.33） MPa,峰值应力为（4.58±0.20） MPa.当膝内、外翻达10°时,髋臼顶区负重面积减少,平均应力及峰值应力有明显的增加,但差异无显著性意义（P〉0.05）;当膝内、外翻达20°时髋臼负重面积显著减少,平均应力峰值及应力显著增加,差异有非常显著性意义（P 〈0.01）.结果提示：随膝内、外翻畸形程度的不同,髋臼负重顶区的负重面积、峰值应力及平均应力也发生变化,当膝内、外翻达20°时,负重面积显著减少,平均应力峰值及应力显著增加,这可能是膝内外翻畸形造成髋骨关节炎的病因之一.因此临床上应重视对膝骨关节炎内、外翻畸形患者的早期干预.     

低频脉冲电磁场对去势大鼠骨与关节软骨生物力学性能的影响

背景:骨质疏松症时骨生物力学性能及关节软骨均会发生变化,以往低频脉冲电磁场对这些影响的报道较少.目的:观察低频脉冲电磁场对去势大鼠股骨生物力学性能及关节软骨的影响.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-05/11在山西医科大学第二医院骨科实验室完成.材料:UNION-2000A骨质琉松治疗系统由中国医学科学院生物医学工程研究院提供:6月龄SD雌性大鼠72只随机分为假手术组,卵巢切除组,磁场治疗组3组,每组24只.干预:假手术组行假手术,卵巢切除组和磁场治疗组行双侧卵巢切除术.术后12周磁场治疗组大鼠全身暴露于磁场范围内进行脉冲电磁场治疗,采用2,15.3和75 Hz 3种不同频率的交变电磁场更替使用,强度80%,40min/d,1次/d,连续治疗12周.主要观察指标:治疗12周后,取右侧股骨测定最大载荷、最大位移、最大能量吸收等结构力学指标,最大应力、最大应变、弹性模量等材料力学:取左侧股骨内侧髁及外侧髁行软骨厚度测量,切片分别进行苏木精-伊红染色、番红"O"染色、Ⅱ型胶原及Sox9免疫组织化学染色.结果:72只均进入结果分析.治疗12周后,磁场治疗组大鼠股骨结构力学指标和材料力学均较卵巢切除组有明显改善(P＜0.05,0.01),股骨内侧髁及外侧髀软骨厚度大于卵巢切除组(P＜0.05).大体组织病理染色显示磁场治疗组病理变化较卵巢切除组减轻.结论:低频脉冲电磁场治疗可显著改善骨质疏松大鼠股骨生物力学性能,并对去势大鼠关节软骨退变有保护作用.     

不同运动步态下锁定加压钢板固定胫骨干骨折的有限元分析

背景:目前有限元分析广泛应用于人体骨折内固定模型的力学分析,但大多研究局限于静态下,动态下的骨折模型有限元分析尚未见报道。目的:通过三维有限元分析来探讨锁定加压钢板固定胫骨干不同类型骨折在不同运动步态下的应力分布情况。方法:利用CT扫描获得正常成人胫腓骨及足部的薄层扫描图像;运用相关软件建立其三维模型,在此模型上模拟出胫骨中段横行、斜行、粉碎性、螺旋形4种类型骨折,并与锁定钢板进行装配生成实验模型,各组模型加载相同的轴向压缩载荷600N。通过有限元分析软件Ansys12.0分别测定各组模型在落地相、中立相、离地相三种步态下的应力分布情况。结果与结论:在步态下,胫骨在骨折各组中的应力分布由小到大均为:落地相<中立相<离地相。锁定钢板在胫骨中段横行、斜行、粉碎性骨折中的应力分布由小到大均为:中立相<落地相<离地相;在胫骨中段螺旋形骨折中应力分布由小到大为:离地相<中立相<落地相;提示在运动步态中,钢板和胫骨均在离地相受力最大。钢板的应力集中在中间或边缘;而胫骨的应力分布在骨折线以上靠近近端,骨折线以下靠近骨折线。就胫骨整体而言,呈现两端集中,中间分散的状态。     

不同运动步态下锁定加压钢板固定胫骨干骨折的有限元分析

背景：目前有限元分析广泛应用于人体骨折内固定模型的力学分析,但大多研究局限于静态下,动态下的骨折模型有限元分析尚未见报道。目的：通过三维有限元分析来探讨锁定加压钢板固定胫骨干不同类型骨折在不同运动步态下的应力分布情况。方法：利用CT扫描获得正常成人胫腓骨及足部的薄层扫描图像;运用相关软件建立其三维模型,在此模型上模拟出胫骨中段横行、斜行、粉碎性、螺旋形4种类型骨折,并与锁定钢板进行装配生成实验模型,各组模型加载相同的轴向压缩载荷600N。通过有限元分析软件Ansys12.0分别测定各组模型在落地相、中立相、离地相三种步态下的应力分布情况。结果与结论：在步态下,胫骨在骨折各组中的应力分布由小到大均为：落地相〈中立相〈离地相。锁定钢板在胫骨中段横行、斜行、粉碎性骨折中的应力分布由小到大均为：中立相〈落地相〈离地相;在胫骨中段螺旋形骨折中应力分布由小到大为：离地相〈中立相〈落地相;提示在运动步态中,钢板和胫骨均在离地相受力最大。钢板的应力集中在中间或边缘;而胫骨的应力分布在骨折线以上靠近近端,骨折线以下靠近骨折线。就胫骨整体而言,呈现两端集中,中间分散的状态。     

Conditioned medium of mesenchymal stem cells delays osteoarthritis progression in a rat model by protecting subchondral bone,maintaining matrix homeostasis,and enhancing autophagy

Evidence accumulated that mesenchymal stem cell (MSC) therapy ameliorated osteoarthritis (OA) via paracrine effect, whereas conditioned medium (CM) of MSCs contains all the secretomes. In vitro studies have proved its therapeutic effect in OA, but few in vivo evidences were unveiled. This study investigated the effect of MSCs–CM in an animal model of OA. OA was induced by anterior cruciate ligament transaction and destabilization of the medial meniscus in 12 rats bilaterally. The CM group (N = 6) was administered with intraarticular injection of MSCs–CM weekly, whereas the phosphate‐buffered saline (PBS) group (N = 6) was injected with PBS. Six rats served as normal control and received sham operation with weekly PBS injection. Rats were sacrificed 8 weeks postoperatively. Gross and histological morphology were analysed. Microcomputed tomography was applied to assess the subchondral bone. Components of extracellular matrix (ECM) including type II collagen (Col II) and aggrecan, and ECM homeostasis‐related enzymes (metalloproteinase‐13 [MMP‐13] and tissue inhibitor of metalloproteinase‐1 [TIMP‐1]), as well as autophagy markers (Beclin‐1 and microtubule‐associated protein light chain 3) were evaluated immunohistochemically. Chondrocyte apoptosis was measured by terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick‐end labelling staining. Gene expression of Col II, aggrecan, MMP‐13, and TIMP‐1 was confirmed by real‐time polymerase chain reaction. Morphological outcomes demonstrated remarkable articular‐protective effect of MSCs–CM. Well‐maintained subchondral bone structure, significantly more abundant cartilage matrix, notably decreased ratio of MMP‐13 to TIMP‐1, and inhibited chondrocyte apoptosis with enhanced autophagy were observed in the CM group compared with the PBS group. In conclusion, MSCs–CM demonstrated satisfactory effect in alleviating OA in rats via protecting the microarchitecture of subchondral bone, balancing the ratio of MMP‐13 to TIMP‐1 in cartilage, and enhancing autophagy, which might provide a new remedy against OA.     

膝关节动态有限元模型的力学分析

背景：膝关节具有解剖结构复杂性,活动多样性的特点。目前人体膝关节的生物力学研究由于不能进行直接的人体实验而进展缓慢,在尸体上进行实验又不具备正常人体的生理环境,其实验结果并不准确。收稿目的：采用了工程学的有限元分析方法,在无创、活体的条件下,研究膝关节各部位的受力情况。方法：利用CT图像建立膝关节的三维动态有限元模型,在膝关节0°-90°范围内分析前后交叉韧带和髌股关节的受力。结果与结论：前交叉韧带在屈膝0°时张力最大,然后逐渐减小,在屈膝50°-90°之间无明显变化,而后交叉韧带恰恰相反,在屈膝0°-50°时变化不大,之后逐渐增大,屈膝90°时达到最大值。髌股关节受力分析发现,髌股关节的压力是随着角度逐渐增大的。提示膝关节动态三维有限元模型能够逼真模拟膝关节活动,研究正常人膝关节各部位的受力,是骨科生物力学分析的有效工具。