膝關節(jié)ACL損傷及重建后本體感覺的實驗研究.pdf

1、膝關節(jié)的本體感覺與其功能密切相關。膝關節(jié)前交叉韌帶(anterior cruciateligament，ACL)損傷及重建后其本體感覺的改變是不容回避的問題，對此進行深入研究必將對膝關節(jié)的治療產生深遠影響。本研究分別制作兔ACL部分損傷動物模型、異種肌腱移植物重建損傷ACL動物模型和LARS人工韌帶重建損傷ACL動物模型，分別于術后不同時間點對損傷ACL/移植物進行氯化金染色光學顯微鏡檢查和PGP9.5免疫熒光染色后激光共聚焦電子顯微鏡

2、檢查觀察韌帶內神經結構形態(tài)學變化，用RT-PCR法檢測韌帶中GAP-43和PGP9.5的mRNA表達情況以評價損傷ACL/移植物內神經成分比例及神經再生情況，通過HRP逆行追蹤技術和電生理檢查(包括體感誘發(fā)電位和胭繩肌肌電圖)評價損傷ACL/移植物內神經結構的功能情況。本文包括三部分內容：前交叉韌帶部分損傷后內部本體感受器的變化；異種肌腱移植物重建損傷ACL后的神經再生研究；人工韌帶重建損傷ACL后的神經再生研究。 研究背景和意

3、義： 膝關節(jié)的本體感覺是關于膝關節(jié)運動和位置的感覺信息，可以提供有關膝關節(jié)運動及位置的信息，對于肌肉控制是非常重要的，是維持膝關節(jié)動態(tài)穩(wěn)定的重要因素。作為支持膝關節(jié)穩(wěn)定性的主要結構，前交叉韌帶(ACL)中的傳入纖維是膝關節(jié)周圍神經控制環(huán)路中的重要組成部分，在正常步態(tài)膝關節(jié)的持續(xù)神經感受控制中發(fā)揮重要作用。當ACL損傷時，膝關節(jié)不僅失去一個強大的穩(wěn)定結構，而且也導致膝關節(jié)本體感覺嚴重損害。多項研究表明，ACL損傷治療后，標準膝關節(jié)

4、評分和臨床韌帶強度試驗與患者滿意度和功能結果關系不大，而ACL本體感覺與后二者關系密切。最近的研究更明確地指出患者滿意度和ACL本體感覺關系最密切，其次為本體感覺和Lysholm評分，而患者滿意度和Lysholm評分之間的相關性較差，關系最不密切的是本體感覺與韌帶松弛程度以及患者滿意度與韌帶松弛程度。 對于ACL部分損傷患者，臨床研究證實康復治療不但有助于提高膝關節(jié)的穩(wěn)定性，而且可明顯改善本體感覺狀態(tài)。目前認為這與本體感覺代償機

5、制有關。但對于ACL不完全損傷患者，殘存的ACL仍然連接股骨髁和脛骨平臺，其內保留的本體感受器是否仍可以發(fā)揮作用，以及這些本體感受器隨時間延長而發(fā)生的變化，目前研究報導少見。對于ACL損傷嚴重者，關節(jié)鏡下自體肌腱移植物重建ACL術證實不但可以改善膝關節(jié)的穩(wěn)定性，而且可以促進膝關節(jié)本體感覺的恢復。但隨著關于自體移植物取材部位并發(fā)癥報導的不斷出現，而且也有研究證實髕腱的取材降低了股四頭肌的肌力、胭繩肌的取材可以明顯降低髖關節(jié)內收肌力和膝關節(jié)

6、屈曲肌力，這對膝關節(jié)的穩(wěn)定都會產生不利影響，異體/異種移植物和人工韌帶的研究的得到了廣泛的關注。但是目前關于應用異體/異種移植物或人工韌帶移植物重建ACL臨床效果的研究主要集中在使膝關節(jié)恢復力學穩(wěn)定性和可能出現的并發(fā)癥上，而針對術后本體感覺恢復狀況的研究少見。 相對于ACL的力學研究，有關ACL本體感覺的研究時間還很短。不論是其形成機制，還是損傷及重建后的康復形式，都有待于進一步的研究和探討。ACL損傷后，本體感覺的改變是不容回

7、避的問題，在這個領域的深入研究必將對ACL、甚至膝關節(jié)損傷的治療觀念產生深遠的影響。本研究采用形態(tài)學、分子生物學和電生理學方法，對不同時間段ACL部分損傷后殘存韌帶內的本體感受器的形態(tài)和功能的變化、以及應用異種移植物和人工韌帶移植物重建ACL術后移植物內是否有再生的本體感受器及其形態(tài)和功能的變化進行觀察，希望能為ACL損傷的治療作出應有的貢獻。 第一部分前交叉韌帶部分損傷后內部本體感受器的變化 研究目的：觀察ACL部分損

8、傷后不同時間段殘存韌帶內的本體感受器的形態(tài)和功能的變化。 研究方法：制造兔膝關節(jié)ACL部分損傷模型，分別于術后2、4、6個月對ACL組織進行氯化金染色光學顯微鏡檢查和PGP9.5免疫熒光染色后激光共聚焦電子顯微鏡檢查觀察韌帶內神經結構形態(tài)學變化，用RT-PCR法檢測韌帶中GAP-43和PGP9.5的mRNA表達情況以評價損傷韌帶組織隨時間變化神經成分比例及神經再生情況，通過HRP逆行追蹤技術和電生理檢查(包括體感誘發(fā)電位和胭繩肌

9、肌電圖)評價損傷韌帶內神經結構的功能情況。 結果：ACL損傷后韌帶內本體感受器的數量逐漸減少，本體感受器的形態(tài)發(fā)生改變，異形的本體感受器增多，體積縮小，部分結構缺失，HRP逆行追蹤染色顯示神經節(jié)陽性區(qū)域逐漸縮小，PGP9.5 mRNA的表達逐漸減弱，也說明韌帶內神經纖維數量有隨時間延長減少趨勢。同時，ACL損傷后出現低強度的GAP-43mRNA的表達(主要是術后2個月)，說明韌帶內的神經纖維可能存在短暫的再生修復現象。電生理學檢

10、查刺激損傷的ACL得到的SEPs和胭繩肌EMG的潛伏期、波幅隨時間延長逐漸降低。 結論：ACL損傷后，韌帶內的本體感受器短期內仍能發(fā)揮一定的作用，但是隨著時間的延長，其作用逐漸減弱。 第二部分異種肌腱移植物重建損傷ACL后的神經再生研究 研究目的：檢測ACL損傷異種移植物重建術后不同時間段移植物內是否有再生的本體感受器或神經成分以及新生本體感受器的功能。 研究方法：選取犬胭繩肌腱修剪并去除免疫源性后制備成

11、異種移植物重建兔ACL，分別于術后3、6、9、12個月對移植物進行氯化金染色光學顯微鏡檢查和PGP9.5免疫熒光染色后激光共聚焦電子顯微鏡檢查觀察移植物內是否有神經結構再生及其形態(tài)學變化，用RT-PCR法檢測移植物中GAP-43和PGP9.5的mRNA表達情況以評價損傷移植物內隨時間變化神經再生情況，通過HRP逆行追蹤技術和電生理檢查(包括體感誘發(fā)電位和胭繩肌肌電圖)評價移植物內新生神經結構的功能情況。 結果：采用異種肌腱移植物

12、重建兔ACL術后，移植物內有神經纖維再生，并可觀察到不典型的本體感受器結構，術后9個月電刺激移植物可以出現SEPs和胭繩肌EMG，雖然檢測到的SEPs和EMG的潛伏期和波幅小于正常者，但也說明新生的神經末梢結構是有功能的。直到術后1年，這些新生的本體感受器不論是形態(tài)、數量還是功能都與正常ACL差異顯著，但此時的RT-PCR檢查發(fā)現GAP-43 mRNA的表達呈中等程度的陽性，說明移植物內仍然存在著神經纖維再生活動。 結論：采用異

13、種移植物重建ACL術后1年，移植物內出現了具有一定形態(tài)和功能的類本體感受器結構，但與正常差別仍然較大，需延長觀察時間以進一步研究移植物內神經纖維再生情況。 第三部分人工韌帶重建損傷ACL后的神經再生研究 研究目的：檢測ACL損傷LARS人工韌帶重建術后不同時間段移植物內是否有再生的本體感受器或神經成分以及新生本體感受器的功能。 研究方法：按照成品EARS人工韌帶的結構特點制作應用于兔的LARS人工韌帶移植物重建損

14、傷的兔ACL，分別于術后3、6、9、12個月對移植物進行氯化金染色光學顯微鏡檢查和PGP9.5免疫熒光染色后激光共聚焦電子顯微鏡檢查觀察移植物內是否有神經結構再生及其形態(tài)學變化，用RT-PCR法檢測移植物中GAP-43和PGP9.5的mRNA表達情況以評價損傷移植物內隨時間變化神經再生情況，通過HRP逆行追蹤技術和電生理檢查(包括體感誘發(fā)電位和胭繩肌肌電圖)評價移植物內新生神經結構的功能情況。 結果：采用LARS人工韌帶重建兔A

15、CL術后6個月觀察到韌帶內有少量新生的神經纖維，術后9個月時可觀察到不典型的本體感受器樣結構，電刺激移植物時術后9個月可以誘導出SEPs，術后12個月時所有檢查動物都出現SEPs和胭繩肌EMG，但新生的本體感受器形態(tài)不典型、數量少、功能顯著低于正常ACL內本體感受器。RT-PCR檢查顯示術后6個月起GAP-43基因低等程度陽性表達，持續(xù)到術后1年，說明韌帶移植物內1年后仍然可能存在神經再生現象。 結論：采用LARS人工韌帶重建A