膝关节韧带的生物力学研究进展

膝关节韧带的生物力学是近年来研究的热点之一,力学刺激对调控韧带功能、韧带组织愈合和重建有着重要的作用,作者从膝关节韧带的结构、力学与生化特点、愈合与重建、施加应力与制动对韧带的影响、应力对韧带细胞分化的影响和前交叉韧带与内侧副韧带的对比研究等方面综述了近年来的一些研究进展。     

前交叉韧带损伤后关节腔内后交叉韧带中基质金属蛋白酶-II活性的研究

目的 初步探索前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤后后交叉韧带(posterior cruciate ligament,PCL)中基质金属蛋白酶(MMP-2)的表达量变化情况。方法 用本实验室已获专利的大鼠前交叉韧带瞬时扭转损伤装置将大鼠ACL损伤后在ex-vivo水平上用酶谱分析的方法检测PCL组织中所释放MMP-2的情况。结果 ACL损伤后的第1,2,3天后,PCL组织培养上清液中的MMP-2表达量呈时间依赖性递增趋势。结论 ACL急性损伤后, PCL组织释放大量MMP-2至关节液中。     

机械压应力作用下IL-1α与TNF-α对滑膜细胞 MMP-2,-9活性的影响

目的 通过研究机械压应力作用下炎症因子对滑膜细胞MMP-2,-9活性的影响,探讨滑膜组织在前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)机械性损伤过程中所起的作用。方法 在利用等双轴拉伸装置对滑膜细胞施加12%模拟机械损伤的压应力以及施加炎症因子IL-1α与TNF-α 的条件下,通过明胶酶谱法检测MMP-2,-9的活性。结果 12%机械压应力使MMP-2的活性增加了122%,TNF-α 对MMP-2的活性有着明显的时间依赖性增加,然而IL-1α 则没有。但是IL-1α 与TNF-α 共同作用则对MMP-2,-9活性有着显著增加,机械压应力与炎症因子对MMP-2,-9的活性有着显著的协同作用。结论 机械压应力与炎症因子能够增加滑膜细胞MMP-2,-9的活性,因此滑膜组织可能参与调节关节腔内微环境以及膝关节组织损伤与修复的过程。     

一氧化氮在伤口修复中的生物学作用研究进展

一氧化氮(nitric oxide,NO)是一个半衰期极短的自由基生物小分子,广泛存在于生物体内。20多年前NO就被发现在血管、神经和免疫方面有着重要的调节功能。随后的研究进一步证实,NO在伤口修复和愈合中也发挥着重要的生物学作用,主要体现在伤口修复愈合的几个过程中:炎症期、细胞增殖期、细胞外基质贮存和重建期。本文综述了近年来体内、体外研究中NO在伤口修复方面的作用进展,对NO在伤口修复中的生物学作用和机制进行了概述,并提出今后NO在伤口修复中的应用前景。     

共培养下后交叉韧带成纤维细胞中赖氨酰氧化酶的基因表达

背景：后交叉韧带对人膝关节结构的稳定以及功能的发挥起着重要作用.与内侧副韧带相比,损伤后的后交叉韧带难以很好的自我愈合,甚至会导致半月板撕裂和软骨损伤.为了提高后交叉韧带的愈合能力,这就需要寻找新的途径来再生和修复损伤的后交叉韧带.近年来的研究表明,赖氨酰氧化酶在组织损伤修复过程中起到非常重要的作用,但其在后交叉韧带修复过程中的分子机制研究尚未涉猎.目的：观察与滑膜细胞共培养后交叉韧带成纤维细胞中赖氨酰氧化酶基因的表达.方法：将第4代的后交叉韧带成纤维细胞和滑膜细胞分别种植于6孔板和Tanswel 中.实验分为2组,即后交叉韧带成纤维细胞与滑膜细胞共培养组和后交叉韧带成纤维细胞单层培养组.培养6 h后,提取总RNA,通过半定量PCR和实时定量PCR检测单层培养组和共培养组中后交叉韧带成纤维细胞中赖氨酰氧化酶基因表达.结果与结论：与单层培养组相比,赖氨酰氧化酶、赖氨酰氧化酶样蛋白1、赖氨酰氧化酶样蛋白2、赖氨酰氧化酶样蛋白3和赖氨酰氧化酶样蛋白4的基因表达在共培养的后交叉韧带细胞中都明显升高,分别增加了1.1,1.4,1.1,1.3,1.1倍（P 〈0.05）.单层培养组家族成员在单层培养和共培养中表达情况的差异性,说明细胞之间的相互作用会影响后交叉韧带组织的损伤修复,对后交叉韧带损伤修复的机制研究有极其重要的参考价值.     

ACL和MCL成纤维细胞对等双轴应变刺激反应的初步研究

采用组织块迁移法培养Wistar大鼠膝关节前交叉韧带ACL、内侧副韧带MCL成纤维细胞,分析细胞的生物学特性和10%等双轴应变对细胞的影响.在体外培养条件下大鼠ACL和MCL细胞形态相似,原代ACL和MCL细胞增殖速率无明显差别,但传代培养的MCL较ACL生长快,10%等双轴应变刺激增加了ACL和MCL成纤维细胞的活力.     

应力环境组织培养法保存的人骨软骨移植物中胶原和基质金属蛋白酶组织抑制剂3

背景：应力可以对体内外软骨组织或软骨细胞产生多种影响。 目的：观察应力环境对普通组织培养基体外保存的骨软骨移植物保存质量的影响。 方法：将正常人的骨软骨移植物分成3组：对照组即新鲜移植物,普通组移植物采用普通组织培养法保存,应力组用摇床作为动态加载装置对普通组织培养法保存的骨软骨移植物进行持续周期性应力加载。 结果与结论：储存移植物2周时,Western blot法和透射电镜观察显示,与静态环境下保存相比,动态加载环境使关节软骨细胞外基质中基质金属蛋白酶组织抑制剂3的表达明显提高(P < 0.01),能更好地保护基质中胶原成分的超微结构。结果证实,应力环境有利于保存人同种异体移植物软骨细胞和胶原的超微结构,动态非接触加载可提供一种更好的库存人同种异体骨软骨移植物的方法。     

应力环境组织培养法保存的人骨软骨移植物中胶原和基质金属蛋白酶组织抑制剂3

背景:应力可以对体内外软骨组织或软骨细胞产生多种影响。目的:观察应力环境对普通组织培养基体外保存的骨软骨移植物保存质量的影响。方法:将正常人的骨软骨移植物分成3组:对照组即新鲜移植物,普通组移植物采用普通组织培养法保存,应力组用摇床作为动态加载装置对普通组织培养法保存的骨软骨移植物进行持续周期性应力加载。结果与结论:储存移植物2周时,Western blot法和透射电镜观察显示,与静态环境下保存相比,动态加载环境使关节软骨细胞外基质中基质金属蛋白酶组织抑制剂3的表达明显提高(P<0.01),能更好地保护基质中胶原成分的超微结构。结果证实,应力环境有利于保存人同种异体移植物软骨细胞和胶原的超微结构,动态非接触加载可提供一种更好的库存人同种异体骨软骨移植物的方法。     

应力环境组织培养法保存的人骨软骨移植物中胶原和基质金属蛋白酶组织抑制剂3

背景：应力可以对体内外软骨组织或软骨细胞产生多种影响。目的：观察应力环境对普通组织培养基体外保存的骨软骨移植物保存质量的影响。方法：将正常人的骨软骨移植物分成3组：对照组即新鲜移植物,普通组移植物采用普通组织培养法保存,应力组用摇床作为动态加载装置对普通组织培养法保存的骨软骨移植物进行持续周期性应力加载。结果与结论：储存移植物2周时,Western blot法和透射电镜观察显示,与静态环境下保存相比,动态加载环境使关节软骨细胞外基质中基质金属蛋白酶组织抑制剂3的表达明显提高（P〈0.01）,能更好地保护基质中胶原成分的超微结构。结果证实,应力环境有利于保存人同种异体移植物软骨细胞和胶原的超微结构,动态非接触加载可提供一种更好的库存人同种异体骨软骨移植物的方法。     

应力环境对组织培养法保存的人骨软骨移植物的影响

目的 研究应力环境对普通组织培养基体外保存的骨软骨移植物的保存质量的影响,从而改进组织培养法保存软骨的效果.方法用摇床作为动态加载装置对体外保存的骨软骨移植物进行持续周期性应力加载,以模拟体内关节软骨的应力环境.摇床在37℃的孵箱中工作,频率设置为1 Hz.在储存2周时,用Western bloting的方法对关节软骨中的肌动蛋白β-actin进行半定量分析,用透射电镜观察胶原的超微结构,并与对照组比较.结果与静态环境下保存相比,动态加载环境使关节软骨细胞外基质中β-actin的表达水平明显提高,并能更好地保护基质中胶原成分的超微结构.结论应力环境有利于保存人同种异体移植物软骨细胞和胶原的超微结构.动态力学加载可提供一种更好的库存人同种异体骨软骨移植物的方法.

Abstract：

Objective To study the effect of the loading environment on the chondrocytes and the collagen ultrastructure at articular cartilage of the osteochondral allograft graft preserved by tissue culture method so as to improve the preservation effect. Methods A kind of shaking table was used as a dynamic loading device for storage of the osteochondral allograft to simulate the mechanical environment of normal articular cartilage in vivo. The device worked in an incubator at 3711 and the frequency was 1Hz. Western blotting was used for analysis of β-actin at the articular cartilage of the graft for investigating the effects of stress condition on the chondrocyte function. Transmission electron microscopy was used to observe the collagen ultrastructure at the articular cartilage of the graft two weeks after storage and compared with the control group. Results The dynamic loading condition could significantly increase the expression of β-actin and keep the ultrastructure of the collagen fibril in articular cartilage compared with the static condition. Conclusions The loading condition benefits the chondrocyte function and collagen ultrastructure of the articular cartilage in human osteochondral allograft. The dynamic mechanical loading may provide a better method in preservation of the human osteochondral allograft.