在体观察过度应力负荷对大鼠关节软骨损伤作用及机制研究

关节应力负荷异常是骨关节炎发病、进展的重要因素。通过在体模拟阐明不同强度的应力对软骨的影响特点和作用机制，是软骨力学生物学研究的瓶颈与难点。前期研究中，我们利用自行设计的调节运动坡度半定量控制体内软骨应力负荷的实验方法，发现不同应力负荷对体内关节软骨的影响存在显著差异。本研究拟利用同一模型，观察长期应力负荷对软骨细胞基质合成，基质分解酶类合成及活性，重要细胞因子合成的影响，观察运动后负重区软骨细胞相关基因表达的变化，及MAPK信号途经的作用，探讨软骨组织受到过度应力负荷后的损伤规律，论证过度应力负荷通过MAPK途经，造成软骨基质代谢失衡，导致软骨退变的假说，对寻找骨关节炎防治的新途径具有重要意义。

关节应力负荷异常是骨关节炎发病、进展的重要因素。通过在体模拟阐明不同强度的应力对软骨的影响特点和作用机制，是软骨力学生物学研究的瓶颈与难点。我们利用自行设计的调节运动坡度半定量控制体内软骨应力负荷的实验方法，发现不同应力负荷对体内关节软骨的影响存在显著差异。本研究利用此模型，观察长期应力负荷对软骨细胞基质合成，基质分解酶类合成及活性，重要细胞因子合成的影响，观察运动后负重区软骨细胞相关基因表达的变化，论证了过度应力负荷，造成软骨基质代谢失衡，导致软骨退变的假说。. 首先，我们观察了在体条件下，不同负荷导致关节软骨破坏的规律。我们对已有大鼠跑步装置的进一步完善设计，应用该跑步装置进行不同坡度条件下大鼠跑步运动，通过组织学方法确定了不同坡度运动对大鼠膝关节软骨损伤作用规律，病理切片番红固绿染色进行确认。研究发现过量平板运动导致软骨表面蛋白多糖减少，过量上坡运动导致软骨表面损伤，在持续30天以上的训练后，即可诱发各组之间的明显差异。关于平板运动的部分结果已经在《中华实验外科杂志》发表，题目为《大运动量跑步对大鼠膝关节软骨蛋白多糖的影响》。.然后，通过观察上坡运动致软骨损伤的病理变化，特殊染色、免疫组化图像分析，评价长期上坡运动对软骨基质正常和异常成分、重要基质分解酶及其抑制剂、重要细胞因子的影响,确定损伤过程中发生明显变化的靶蛋白，阐明关节负荷造成软骨破坏过程中，软骨基质代谢的特点和重要酶系的变化特点。相关实验结果已进行系统总结。. 最后，对上坡运动导致软骨基因表达变化的规律进行探索。通过提取即时坡度运动大鼠关节软骨行Real-time PCR检测不同坡度运动下大鼠膝关节软骨基因表达发生的变化，检测基因有：IL-1, TNF-a, MMPs, Col II, Aggrecan。检测运动前，运动后6h，运动后24h的基因表达规律的研究已经基本完成。Real-time PCR结果与预期结果基本符合。. 本项目已在国家级核心期刊发表学术论文2篇，其中中华级杂志2篇；国家级杂志1篇，培养硕士研究生2名；参加2011年美国ORS年会1次。