针刀对KOA兔韧带力学改变及韧带胶原相关因子基因蛋白表达的影响研究

膝关节骨性关节炎(knee osteoarthritis, KOA),随着年龄增长,膝骨关节炎的发病率逐渐增高。临床表现为缓慢发展的关节疼痛、压痛、僵硬、关节肿胀、活动受限和关节畸形等。临床应用针刀治疗膝骨关节炎有较好的疗效,但对力学方面的其作用机理尚无深入研究。本研究是依托中国自然科学基金“针刀干预对膝骨关节炎韧带力学改变及软骨细胞力学信号转导的影响”的部分内容。本实验从周围软组织的角度进行相应的基础研究,以明确针刀治疗对膝骨关节炎兔韧带组织的力学特性及韧带胶原相关因子基因和蛋白表达等的调整作用,将为临床治疗膝骨关节炎提供新的思路和方法。 研究目的 通过针刀“调筋治骨法”治疗膝骨关节炎,观察针刀治疗对膝骨关节炎兔模型韧带力学改变和韧带胶原相关因子基因蛋白表达等的影响,验证针刀治疗膝骨关节炎是通过松解局部韧带等软组织的粘连,调整韧带的力学平衡,调控韧带转化生长因子-β1、Ⅰ型胶原、基质金属蛋白酶-13基因和蛋白表达,恢复韧带结构和功能,有利于膝关节的稳定性,减少软骨不良刺激,阻抑软骨基质的退变,恢复膝关节力学平衡这一假说,揭示中医基础理论中关于经筋“束骨利关节”的科学内涵,为针刀的基础研究开创新的篇章。 研究方法 将6月龄健康清洁级新西兰兔50只(雌雄各半)随机分为空白组、模型组、针刀组和电针组,应用左后肢伸直位固定制动法制作膝骨关节炎兔模型。针刀组和电针组于造模结束1周后分别进行治疗干预。治疗前后观察各组兔的行为学、影像学表现；光镜和电镜观察各组兔软骨和韧带组织的病理表现；对外侧副韧带进行应力松弛、蠕变、拉伸等力学检测；Real-time PCR法和Western blot法检测转化生长因子-81、工型胶原、基质金属蛋白酶-13及基质金属蛋白酶抑制剂-1基因和蛋白表达水平。分别对以上指标进行比较分析,观察针刀对膝骨关节炎兔的调节作用。 研究结果 1行为学结果：治疗前,模型组、针刀组和电针组Lequesne MG评分无统计学意义(p>0.05),治疗后,三组都有不同程度变化,其中针刀组治疗前后计分差值最为明显(p<0.01),针刀治疗可以改善膝骨关节炎兔关节疼痛、活动度、肿胀和步态等行为学指标。 2影像学结果：治疗前,模型组、针刀组和电针组正侧位X片显示膝骨关节炎兔膝关节内外侧间隙变窄、关节表面变形、关节面凹凸不平,胫骨平台骨质增生,软骨下骨密度不均,治疗后,针刀组和电针组有不同程度改善,兔膝关节间隙稍增宽,骨质增生有所减轻。 3局部组织形态学结果：观察光镜和电镜显示,造模后,局部组织炎症反应明显,治疗后,针刀组和电针组都有不同程度变化,但针刀组较电针组明显改善。针刀治疗可减轻膝骨关节炎兔局部组织的炎症反应,减少细胞异常增生,减少胶原纤维异常变化,减少基质退变,促进组织修复。针刀治疗对软骨和韧带组织有调节作用。 4生物力学结果：造模后,模型组外侧副韧带的应力松弛、蠕变和拉伸等力学特性较空白组出现了显著的差异。治疗后,针刀组和电针组有不同程度变化,两组均可以改善力学特性,针刀对松弛率产生了良好的影响,较电针组明显改善,接近于空白组的水平。 5Real-time PCR法和Western blot法检测结果：造模后,膝骨关节炎兔外侧副韧带中转化生长因子-β1、Ⅰ型胶原和基质金属蛋白酶抑制剂-1基因和蛋白表达水平降低,基质金属蛋白酶-13表达水平上升,较空白组均有统计差异。治疗后,针刀组和电针组均有调节作用,可以转化生长因子-β1、Ⅰ型胶原和基质金属蛋白酶抑制剂-1基因和蛋白表达水平上调,基质金属蛋白酶-13表达水平下调。提示针刀或电针治疗对韧带中转化生长因子-β1、Ⅰ型胶原、基质金属蛋白酶-13和基质金属蛋白酶抑制剂-1基因和蛋白表达发挥了良好调节作用,但针刀的调节作用优于电针。 研究结论 1针刀治疗可以改善膝骨关节炎兔局部组织的炎症反应,减少基质退变,促进组织修复。针刀干预对软骨和韧带组织有良好修复作用。 2针刀治疗有效地调整关节韧带的生物力学特性,恢复韧带受力,调节韧带功能,恢复膝关节力学平衡。 3针刀治疗有效地调节韧带基质,恢复韧带的结构和功能,抑制膝骨关节炎病理进程。 4针刀治疗对膝关节力学调整作用,可能是治疗膝骨关节炎的重要机制之一。