梁楚西,費(fèi)飛,肖紅,郭妍,金曉飛,郭長青

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針刀治療膝骨關(guān)節(jié)炎的實(shí)驗(yàn)研究

梁楚西1,費(fèi)飛1,肖紅2,郭妍1,金曉飛3,郭長青1

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué),北京 100029;2.石家莊市第一醫(yī)院,石家莊 050011;3.山西中醫(yī)學(xué)院,太原 030024)

目的 通過觀察針刀干預(yù)對膝骨關(guān)節(jié)炎(KOA)兔行為學(xué)、髕韌帶(PT)力學(xué)特性及膝關(guān)節(jié)軟骨白介素4(IL-4)、基質(zhì)金屬蛋白酶-3(MMP-3)、聚集蛋白聚糖(Aggrecan)表達(dá)的影響,探討針刀 “調(diào)筋治骨”法治療KOA 的作用機(jī)制。方法 將40只新西蘭兔隨機(jī)分為空白組、模型組、針刀組和電針組,每組10只。模型組、針刀組和電針組采用改良后Videman伸直位固定法建立兔KOA模型。針刀組和電針組造模后分別給予針刀、電針治療。造模后及治療后采用改良Lequesne MG的膝關(guān)節(jié)級別評估法對各組進(jìn)行行為學(xué)評價(jià)。治療后取材,應(yīng)用Bose Electro Force 3300疲勞試驗(yàn)機(jī)對PT進(jìn)行拉伸、應(yīng)力松弛和蠕變力學(xué)測試,應(yīng)用ELISA方法檢查軟骨細(xì)胞IL-4表達(dá),應(yīng)用Real-time PCR法檢測MMP-3、Aggrecan mRNA表達(dá)水平。結(jié)果 造模后,模型組Lequesne MG評分與空白組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01);針刀組、電針組Lequesne MG評分與模型組比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＞0.05)。針刀組和電針組治療后Lequesne MG評分與模型組比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05);針刀組治療后Lequesne MG評分與電針組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。模型組PT最大應(yīng)力、最大位移、彈性模量及應(yīng)力松弛率、蠕變率與空白組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05)。針刀組治療后PT最大應(yīng)力、最大位移、彈性模量及應(yīng)力松弛率、蠕變率與模型組比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05);電針組治療后彈性模量與模型組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01)。模型組造模后IL-4含量、Aggrecan mRNA表達(dá)均顯著下降,MMP-3 mRNA表達(dá)顯著上升,與空白組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05);針刀組及電針組治療后IL-4含量較模型組明顯升高(＜0.01,＜0.05),兩組Aggrecan mRNA表達(dá)均有上升趨勢, MMP-3 mRNA表達(dá)均有下降趨勢,針刀組在調(diào)整Aggrecan、MMP-3 mRNA表達(dá)方面優(yōu)于電針組,但與模型組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＞0.05)。結(jié)論 針刀治療KOA的作用機(jī)制可能是通過改善韌帶力學(xué)特性,調(diào)整關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)力環(huán)境,通過IL-4力學(xué)信號通路,調(diào)整Aggrecan、MMP-3 mRNA表達(dá),阻抑軟骨退變,從而起到“調(diào)筋治骨”的治療作用。

小針刀;骨關(guān)節(jié)炎,膝關(guān)節(jié);髕韌帶;白介素4;基質(zhì)金屬蛋白酶3;聚集蛋白聚糖;兔

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis, OA)是指由于生物力學(xué)平衡改變后,關(guān)節(jié)應(yīng)力發(fā)生變化,引起負(fù)荷傳遞及軟骨細(xì)胞代謝紊亂,最終導(dǎo)致以關(guān)節(jié)軟骨損傷、退變?yōu)橹饕淖兊募膊1],由于膝關(guān)節(jié)承受巨大負(fù)荷且活動(dòng)量較大,膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis, KOA)已成為臨床最常見的骨關(guān)節(jié)炎。針刀治療KOA療效顯著,前期實(shí)驗(yàn)研究[2]已發(fā)現(xiàn)針刀松解法能有效改善PT生物力學(xué)特性,有助于受損的膝關(guān)節(jié)軟骨修復(fù),但韌帶力學(xué)改變和軟骨細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)修復(fù)的關(guān)系尚未得知。研究發(fā)現(xiàn),正常軟骨中軟骨細(xì)胞感受力學(xué)信號后是通過IL-4環(huán)路來抑制力學(xué)刺激下軟骨細(xì)胞膜的超極化作用,促進(jìn)Aggrecan mRNA水平的上調(diào),MMP-3 mRNA水平的下調(diào)[3-4]。因此,本實(shí)驗(yàn)在既往實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步觀察針刀干預(yù)后,髕韌帶生物力學(xué)、膝關(guān)節(jié)軟骨IL-4及軟骨細(xì)胞Aggrecan、MMP-3表達(dá)的變化,探討針刀干預(yù)治療KOA的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物及分組

健康清潔級6月齡雄性新西蘭兔40只,體重為(2.25±0.25) kg,由北京市昌平區(qū)金牧陽實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖有限責(zé)任公司提供,動(dòng)物合格證號SCXK京2010-0001,隨機(jī)分為正常組、模型組、電針組和針刀組,每組10只。實(shí)驗(yàn)期間單籠飼養(yǎng),實(shí)驗(yàn)室室溫恒定(23℃～25℃),濕度為60%。自由攝食飲水,標(biāo)準(zhǔn)飼料。實(shí)驗(yàn)過程中對動(dòng)物處置符合動(dòng)物倫理學(xué)要求。

1.2 儀器及試劑

固定樹脂繃帶(15 cm×180 cm,珠海麗珠醫(yī)用生物材料有限公司),針刀(0.40 mm×40 mm,北京卓越華友醫(yī)療器械有限公司),毫針(0.20 mm×13 mm,蘇州針灸用品有限公司),HANS穴位神經(jīng)刺激儀(LH 202H型,北京華衛(wèi)產(chǎn)業(yè)開發(fā)公司),ZD-9556水平搖床(江蘇太倉市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠),Real-Time PCR儀(ABI 7500,美國ABI),MULTISCAN MK3酶標(biāo)儀(Thermo,芬蘭雷勃集團(tuán))。

IL-4 ELISA試劑盒(美國RB公司生產(chǎn),上海藍(lán)基生物有限公司分裝),Real-time PCR擴(kuò)增試劑盒(北京澤平生物技術(shù)有限公司提供),lOO bp DNA Ladder(北京全式金生物技術(shù)有限公司提供),Taq E(日本 Takara公司,貨號DR100A,批號CIC3501AA),dNTP(日本Takara公司,貨號D4030RA,批號CB801A),DNA Marker(日本 Takara 公司,貨號D525A,批號B201A)。

1.3 造模及模型評價(jià)

新西蘭兔除空白組外,其余3組均按采用改良后Vidman法[5]即左后肢伸直位固定制動(dòng)法制備KOA模型。具體方法為,牽拉造模組動(dòng)物左后肢使其膝關(guān)節(jié)處于完全伸直位,樹脂繃帶經(jīng)65℃～85℃熱水浸泡軟化后,從腹股溝到腳踝予以固定(膝關(guān)節(jié)伸直180°),留出足趾觀察血供,制動(dòng)6星期。制動(dòng)滿6星期時(shí)從各組動(dòng)物中隨機(jī)抽取2只拍攝X線片后,結(jié)合影像學(xué)、形態(tài)學(xué)及行為學(xué)測評結(jié)果,示造模成功后,將所有動(dòng)物樹脂固定拆除。在整個(gè)造模過程中,若出現(xiàn)足底潰爛、足底咬傷、骨折、皮膚感染、腹瀉等情況,均予以剔除。

1.4 干預(yù)方法

1.4.1 空白組

正常飼養(yǎng),不做任何干預(yù)。

1.4.2 模型組

造模后正常飼養(yǎng),不做任何干預(yù)。

1.4.3 針刀組

造模成功1星期后,在兔左膝關(guān)節(jié)進(jìn)針刀點(diǎn),用龍膽紫定位,備皮消毒,行針刀操作。具體操作分為①內(nèi)、外側(cè)副韌帶進(jìn)針刀點(diǎn)操作,即在韌帶中點(diǎn)前緣進(jìn)針刀,刀口線與韌帶走向平行,刀體垂直皮膚刺入后,向韌帶起、止點(diǎn)方向松解;②髕韌帶進(jìn)針刀點(diǎn)操作,即刀口線與髕韌帶走向平行,刀體垂直髕韌帶皮膚刺入后,由上而下松解。以上進(jìn)針刀部位,分別施以縱疏橫剝離等手法進(jìn)行操作,出針刀后加壓片刻。每星期1次,共治療3星期。

1.4.4 電針組

造模成功1星期后,針刺陽陵泉、陰陵泉、內(nèi)膝眼、犢鼻,定位參照李宗仁《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)》,并以韓氏穴位神經(jīng)刺激儀分別連接進(jìn)行電針刺激治療,采用疏密波,頻率為2/100 Hz,電流強(qiáng)度為3 mA,以動(dòng)物肢體微顫且無嘶叫為度,留針20 min。隔日治療1次,每星期治療3次,共治療3星期。

1.5 行為學(xué)指標(biāo)檢測

分別于造模成功后和治療結(jié)束后,參考改良Lequesne MG的膝關(guān)節(jié)級別評估方法[6]對模型組、針刀組和電針組兔膝關(guān)節(jié)進(jìn)行行為學(xué)評價(jià)。

1.6 取材及指標(biāo)檢測

各組動(dòng)物于治療結(jié)束1星期后,采用空氣栓塞法處死,超凈工作臺上快速取出股骨內(nèi)、外側(cè)髁軟骨組織,一部分置于凍存管內(nèi),液氮迅速冷凍保存,用于Real-time PCR檢測。另一部分取軟骨約0.5 mg,充分剪碎、研磨,加入約500mL的PBS/生理鹽水,充分混勻,離心5000 rmp×10 min,取上清,-20℃保存,作為待檢標(biāo)本,用于EIISA檢測。股骨于距髕骨上緣4 cm處鉗斷,脛骨于距髕韌帶下緣4 cm處鉗斷。剔除其余組織,獲取髕骨-髕韌帶-脛骨組合體樣本,保持韌帶與骨連接處完好。樣本用生理鹽水浸濕的兩層紗布包裹,裝入塑料袋密封,然后置于-20℃冰箱進(jìn)行冰凍保存,以備力學(xué)測試。

1.6.1 髕韌帶生物力學(xué)測試

1.6.1.1 髕韌帶應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)測試

傳感器量程為100 N,以5 mm/min的加載速度將髕韌帶拉伸,達(dá)到試件長度的5%,然后停止拉伸,保持試件長度在5%不變,開始采集數(shù)據(jù),記錄應(yīng)力與時(shí)間(0～7200 s)一一對應(yīng)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)程序設(shè)定時(shí)間從t(0)開始采集數(shù)據(jù),每0.1 s采集1個(gè)數(shù)據(jù),歷時(shí)7200 s。達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后,記錄數(shù)據(jù)和曲線。

1.6.1.2 髕韌帶蠕變實(shí)驗(yàn)測試

傳感器量程為100 N,以5 mm/min的速率對試件進(jìn)行拉伸,直到試驗(yàn)應(yīng)力達(dá)到4 MPa時(shí),然后停止加載,保持應(yīng)力4 MPa(T)不變,開始采集數(shù)據(jù),記錄位移與時(shí)間(0～7200 s)一一對應(yīng)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集程序與應(yīng)力松弛測試相同。

1.6.1.3 髕韌帶拉伸實(shí)驗(yàn)測試

傳感器量程為100 N,以5 mm/min的速度對試件施加應(yīng)力,達(dá)到最大載荷,直至將試件拉斷,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算出試樣的最大位移、最大應(yīng)力、強(qiáng)度模量、最大應(yīng)變等。

1.6.2 ELISA法檢測軟骨IL-4表達(dá)

將待檢樣品采用ELISA法檢測軟骨中IL-4含量,嚴(yán)格按照試劑盒說明書操作,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得出樣品中IL-4的含量。

1.6.3 實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real-time PCR)法檢測軟骨MMP-3、Aggrecan基因表達(dá)

將軟骨組織從液氮中取出,在預(yù)冷的研缽中加入液氮快速研磨成粉末,將粉末置于預(yù)冷的離心管中,①樣本RNA的提取及濃度純度的測定,按Trizol提取試劑盒說明操作提取RNA,用紫外分光光度計(jì)測定RNA濃度和純度。②RNA的體外反轉(zhuǎn)與Real-Time PCR,反應(yīng)總體積25mL,其中RNA 3mL,Oligo(dT) 1mL,DEPC處理過的 ddH2O 9.5mL加入0.5 mL的離心管中,在70℃孵育5 min后,置于冰上。再加入5XBuffer 5mL, 10mM dNTP 5mL,RNA酶抑制劑 0.5mL,M-MLV 反轉(zhuǎn)錄酶1mL,先在42℃孵育60 min,然后在70℃保溫10 min。將所得的1.5mL cDNA與 引物1、2(10 pmol/mL) 0.5mL,SYBR mix 10mL,ddH2O 7.5mL加入0.2 mL的離心管中混勻。反應(yīng)總體積為20mL。在94℃變性15 s,60℃ 34 s,72℃ 15 s,延伸10 min的條件下45循環(huán)擴(kuò)增。用相對定量2-ΔΔCT法分析結(jié)果,用各個(gè)樣本的目的基因的Ct值-各個(gè)樣本的看基因(GAPDH)的Ct值,得到delta Ct;用delta Ct﹣對照組的大概均值,得到delta delta Ct(-ΔΔCT)。用2-ΔΔCT計(jì)算各個(gè)樣本目的基因的表達(dá)變化。Aggrecan、MMP-3引物序列見表1。

表1 Aggrecan、MMP-3引物序列

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,用單因素方差分析,多組間比較用單因素方差分析()先進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn),方差齊時(shí)用法,方差不齊時(shí)用法。

2 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)期間,因造模后每組隨機(jī)抽取2只用于模型評價(jià),另空白組2只因腹瀉死亡,模型組1只因左后肢骨折及電針組1只因足底咬傷而剔除實(shí)驗(yàn)。

2.1 各組兔膝關(guān)節(jié)行為學(xué)評價(jià)

分別于造模成功后和治療結(jié)束后采用改良Lequesne MG的膝關(guān)節(jié)級別評估方法對各組兔進(jìn)行行為學(xué)評價(jià),并計(jì)算治療前后計(jì)分差值。模型組造模后Lequesne MG 評分與空白組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01)。針刀組和電針組造模后Lequesne MG 評分與模型組比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＞0.05)。針刀組和電針組治療后Lequesne MG 評分與模型組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05)。針刀組治療前后Lequesne MG 評分差值與模型組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。提示針刀組可以有效改善膝關(guān)節(jié)的疼痛、步態(tài)、關(guān)節(jié)活動(dòng)度及關(guān)節(jié)腫脹等行為學(xué)指標(biāo)。詳見表2、3。

表2 模型組造模后與空白組Lequesne MG 評分比較(±,分)

組別nLequesne MG 評分 空白組100.22±0.30 模型組10 7.92±1.761)

注:與空白組比較1)＜0.01

表3 3組治療前后Lequesne MG 評分比較 (±s,分)

表3 3組治療前后Lequesne MG 評分比較 (±s,分)

組別n治療前治療后前后差值 模型組77.90±1.664.83±1.413.10±1.63 針刀組87.43±0.76 2.10±1.011)3) 5.33±1.102) 電針組77.42±1.48 3.30±0.752)4.12±1.74

注:與模型組比較1)＜0.01,2)＜0.05;與電針組比較3)＜0.05

2.2 髕韌帶生物力學(xué)測試結(jié)果

2.2.1 各組髕韌帶應(yīng)力松弛率和蠕變率比較

①髕韌帶的應(yīng)力松弛率的計(jì)算,假設(shè)髕韌帶受力拉伸其長度由LO至L1時(shí),其初始應(yīng)力為T1,保持試件長度不變,經(jīng)過一段時(shí)間之后,其應(yīng)力變?yōu)門2,那么髕韌帶的應(yīng)力松弛率＝(T1－T2)/T1×100%。②髕韌帶蠕變率的計(jì)算,假設(shè)髕韌帶受力拉伸其長度由LO至L1后,保持此應(yīng)力不變,經(jīng)過一段時(shí)間之后,其長度變?yōu)長2,那么髕韌帶的蠕變率＝[(L2/L1)－1]×100%。

模型組造模后應(yīng)力松弛率及蠕變率與空白組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。針刀組治療后應(yīng)力松弛率與空白組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。電針組治療后應(yīng)力松弛率及蠕變率與空白組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。針刀組治療后應(yīng)力松弛率及蠕變率與模型組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (＜0.05)。提示針刀干預(yù)治療后能有效改善髕韌帶應(yīng)力松弛率及蠕變率。詳見表4。

表4 髕韌帶應(yīng)力松弛率和蠕變率 (±s)

表4 髕韌帶應(yīng)力松弛率和蠕變率 (±s)

組別n應(yīng)力松弛率/% 蠕變率/% 空白組629.70±2.551.01±0.43 模型組743.90±5.201)0.48±0.271) 針刀組731.05±11.121)2)0.97±0.371) 電針組742.48±7.361)0.53±0.201)

注:與空白組比較＜0.05;與模型組比較＜0.05

2.2.2 各組髕韌帶拉伸試驗(yàn)結(jié)果比較

模型組造模后最大應(yīng)力、最大位移和彈性模量與空白組相比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05)。電針組治療后彈性模量與空白組和模型組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05,＜0.01)。針刀組治療后最大應(yīng)力、最大位移和彈性模量與空白組和模型組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01＜0.05)。提示模型組髕韌帶的拉伸力學(xué)特性有很大的改變,而針刀組較電針組可以更有效改善這種拉伸力學(xué)特性。詳見表5。

表5 各組髕韌帶拉伸試驗(yàn)結(jié)果比較 (±s)

表5 各組髕韌帶拉伸試驗(yàn)結(jié)果比較 (±s)

組別n最大應(yīng)力(MPa)最大應(yīng)變(%)最大位移(mm)彈性模量(MPa) 空白組634.80±7.6012.52±3.724.64±0.9133.96±7.72 模型組620.33±10.831)13.86.±4.283.17±0.872)19.37±11.251) 針刀組622.17±9.012)4)11.15±3.063.37±0.762)4)30.34±7.452)3) 電針組634.09±8.7210.94±1.563.19±0.3925.15±5.022)3)

注:與空白組比較1)＜0.01,2)＜0.05;與模型組比較3)＜0.01,4)＜0.05

2.3 各組膝關(guān)節(jié)軟骨IL-4含量及MMP-3、Aggrecan mRNA表達(dá)比較

模型組造模后膝關(guān)節(jié)軟骨IL-4含量及MMP-3、Aggrecan mRNA表達(dá)與空白組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05)。針刀組和電針組治療后膝關(guān)節(jié)軟骨IL-4含量與空白組和模型組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.01,＜0.05)。針刀組治療后膝關(guān)節(jié)軟骨IL-4含量與電針組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (＜0.05)。詳見表6。

表6 各組膝關(guān)節(jié)軟骨IL-4含量及MMP-3、Aggrecan mRNA表達(dá)比較 (±s)

表6 各組膝關(guān)節(jié)軟骨IL-4含量及MMP-3、Aggrecan mRNA表達(dá)比較 (±s)

組別nIL-4(pg/mL)MMP-3Aggrecan 空白組61.44±1.570.66±0.171.07±0.15 模型組71.08±1.561)1.47±0.452)0.48±0.121) 針刀組81.33±1.682)3)5)0.98±0.630.80±0.53 電針組71.29±1.612)4)1.00±0.480.78±0.14

注:與空白組比較1)＜0.01,2)＜0.05;與模型組比較3)＜0.01,4)＜0.05;與電針組比較5)＜0.05

3 討論

近年來研究發(fā)現(xiàn),韌帶在KOA的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[7],韌帶作為膝關(guān)節(jié)力的承受和傳遞組織,維持著關(guān)節(jié)的穩(wěn)定并保持關(guān)節(jié)面的應(yīng)力平衡,這種力的維持有助于保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨,防止軟骨退變。膝關(guān)節(jié)周圍韌帶包括前交叉韌帶(anterior cruciate ligament, ACL)、后交叉韌帶(posterior cruciate ligament, PCL)、內(nèi)側(cè)副韌帶(medial collateral ligament, MCL)、外側(cè)副韌帶(lateral collateral ligament, LCL)和髕韌帶,其力學(xué)特性可通過拉伸、蠕變、應(yīng)力松弛等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)[8]。病變時(shí)內(nèi)、外側(cè)副韌帶及髕韌帶的損傷及生物力學(xué)性能的改變,會直接影響膝關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)力分布,從而影響軟骨代謝,導(dǎo)致軟骨病變,最終形成KOA[7,9],由于KOA是以疼痛、腫脹、功能障礙為主要臨床表現(xiàn)的關(guān)節(jié)退行性疾病,關(guān)節(jié)軟骨的病變又會進(jìn)一步對韌帶的力學(xué)性能產(chǎn)生一定的影響[10],并與韌帶及局部其他軟組織的病變形成惡性循環(huán)[11]。髕韌帶作為伸膝裝置的一部分,將股四頭肌收縮產(chǎn)生的力傳遞給脛骨,使膝關(guān)節(jié)伸直,髕韌帶的損傷或應(yīng)力改變,則會直接影響到髕股關(guān)節(jié)的穩(wěn)定和關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)力分布,最終導(dǎo)致受力不均引發(fā)KOA[12]。

KOA屬中醫(yī)學(xué)“痹證”范疇,“膝為筋之府”,對于經(jīng)筋病的治療,《素問?調(diào)經(jīng)論》指出:“病在筋,調(diào)之筋;病在骨,調(diào)之骨?！贬樀夺t(yī)學(xué)對KOA病因病機(jī)的認(rèn)識在于,膝關(guān)節(jié)及其周圍的肌肉、肌腱、筋膜(即經(jīng)筋)等組成的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)始終保持著動(dòng)態(tài)的力學(xué)平衡狀態(tài)。如果由于各種不利因素導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)的力學(xué)失衡,關(guān)節(jié)周圍的力平衡被破壞,就會代償性地引起“筋病”,即膝關(guān)節(jié)周圍組織的炎癥、滲出、粘連、攣縮,最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨退行性改變,繼發(fā)骨質(zhì)增生等“骨病”,最終形成KOA[13]。就其具體治療部位而言,臨床針刀治療不僅遵循《靈樞?經(jīng)筋》強(qiáng)調(diào)“以痛為輸”的治療原則,有針對性地對軟組織損傷點(diǎn)(壓痛點(diǎn)和條索狀物)進(jìn)行常規(guī)松解外,還對起著重要內(nèi)源性作用的周圍韌帶、關(guān)節(jié)囊和髕骨內(nèi)外支持帶等進(jìn)行松解[14],其解剖位置與膝關(guān)節(jié)經(jīng)筋的“結(jié)”、“聚”點(diǎn)基本相對應(yīng)[11],這些“結(jié)”、“聚”點(diǎn)既是局部神經(jīng)分布最多的部位,也是關(guān)節(jié)活動(dòng)的應(yīng)力集中點(diǎn),對關(guān)節(jié)周圍軟組織應(yīng)力集中點(diǎn)進(jìn)行松解,不僅可以起到改善局部血液循環(huán)、局部減張減壓的作用[15],更重要的是使關(guān)節(jié)周圍韌帶等經(jīng)筋組織恢復(fù)力學(xué)性能、重新分布力量,從而重塑膝關(guān)節(jié)內(nèi)部的應(yīng)力平衡[16-17]。

從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,模型組造模后髕韌帶應(yīng)力松弛率、蠕變率以及拉伸力學(xué)特性與空白組都存在顯著性差異(＜0.01,＜0.05),在髕韌帶力學(xué)指標(biāo)發(fā)生改變的同時(shí),模型組行為學(xué)評分明顯升高,同時(shí)軟骨基質(zhì)aggrecan mRNA表達(dá)顯著下降,MMP-3 mRNA表達(dá)明顯上升。證明膝部韌帶的力學(xué)變化,使膝關(guān)節(jié)力學(xué)平衡失調(diào),導(dǎo)致了軟骨基質(zhì)的代謝異常,KOA隨之發(fā)生。干預(yù)治療后,針刀組較電針組對髕韌帶的拉伸和粘彈性特性方面有更顯著的恢復(fù)作用,對膝關(guān)節(jié)的疼痛、步態(tài)、關(guān)節(jié)活動(dòng)度及關(guān)節(jié)腫脹等行為學(xué)指標(biāo)也與模型組相比更有顯著性差異(＜0.01,＜0.05)。因此,針刀對局部痙攣的韌帶進(jìn)行松解后,膝關(guān)節(jié)韌帶的生物力學(xué)性能得以改善,“筋病至骨”的惡性循環(huán)得以打破,從而使關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)力平衡得以恢復(fù),軟骨細(xì)胞對應(yīng)力的敏感性及細(xì)胞膜快速超極化,導(dǎo)致細(xì)胞自分泌/旁分泌軟骨保護(hù)因子IL-4,使IL-4含量較模型組顯著升高(＜0.01),通過Janus激酶(JAK)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)通路,調(diào)控細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá),使軟骨Aggrecan增加,MMP-3含量降低,這與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致。

綜上所述,膝關(guān)節(jié)周圍韌帶等軟組織的力學(xué)變化,成為膝部“筋病”乃至“骨病”的原因之一,針刀治療KOA恰恰在于對膝關(guān)節(jié)韌帶等軟組織痙攣處進(jìn)行松解,通過改變膝周軟組織的力學(xué)特性和力學(xué)分布,改善和恢復(fù)了膝關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)平衡,打破了膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制的惡性循環(huán),改善軟骨基質(zhì)退變,通過矯正“傷筋”而“正骨”,延緩軟骨損傷與關(guān)節(jié)退變,從而對膝骨關(guān)節(jié)炎的軟骨有保護(hù)和促進(jìn)修復(fù)作用。

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Experimental Study of Needle Knife Treatment for Knee Osteoarthritis

LIANG Chu-xi1, FEI Fei1, XIAO Hong2, GUO Yan1, JIN Xiao-fei3, GUO Chang-qing1.

1.Beijing University of Traditional Chinese Medicine,Beijing 100029,China; 2.Shijiazhuang First Hospital,Shijiazhuang 050011,China; 3.Shanxi University of Traditional Chinese Medicine,Taiyuan 030024,China

Objective To explore the mechanism of therapeutic action of needle knife “regulating sinews and treating bones” on knee osteoarthritis (KOA) by observing the effect of needle knife intervention on KOA rabbit behaviors, mechanical characteristics of patellar ligament (PL), and expressions of interleukin-4 (IL-4), matrix metalloproteinase-3 (MMP-3) and aggrecan in knee cartilages. Methods Forty New Zealand rabbits were randomly allocated to blank, model, needle knife and electroacupuncture groups, 10 rabbits each. A rabbit model of KOA was made by the modified Videman method of immobilization in extension position. After model making, the needle knife and electroacupuncture groups received needle knife and electroacupuncture treatments, respectively. A behavioral assessment was made using the modified Lequesne MG knee grade evaluation method in every group after model making and treatment. The samples were taken after treatment. PL tension, stress relaxation and creep state were tested using a Bose Electro Force 3300 protracted test machine. Cartilage cell IL-4 expression was examined by ELISA. MMP-3 mRNA and aggrecan mRNA expressions were detected by real-time PCR. Results After model making, there was a statistically significant difference in the Lequesne MG score between the model and blank groups (＜0.01); there was no statistically significant difference in the Lequesne MG score between the needle knife or electroacupuncture group and the model group (＞0.05). There was a statistically significant post-treatment difference in the Lequesne MG score between the needle knife or electroacupuncture group and the model group (＜0.01,＜0.05) and between the needle knife and electroacupuncture groups (＜0.05). There were statistically significant post-treatment differences in PL maximum stress, maximum displacement, elastic modulus, stress relaxation rate and creep rate between the model and blank groups (＜0.01,＜0.05). There were statistically significant post-treatment post-treatment differences in PL maximum stress, maximum displacement, elastic modulus, stress relaxation rate and creep rate between the needle knife and model groups (＜0.01,＜0.05). There was a statistically significant post-treatment difference in elastic modulus between the electroacupuncture and model groups (＜0.01). The IL-4 content and aggrecan mRNA expression decreased significantly and MMP-3 mRNA expression increased significantly in the model group after model making and there were statistically significant differences compared with the blank group (＜0.01,＜0.05). After treatment, the IL-4 content increased significantly in the needle knife and electroacupuncture groups compared with the model group (＜0.01,＜0.05) and aggrecan mRNA expression tended to increase in the two groups. The regulation of aggrecan mRNA and MMP-3 mRNA expressions was better in the needle knife group than in the electroacupuncture groups, but there was no statistically significant difference compared with the model group (＞0.05). Conclusion The mechanism of action of needle knife treatment on KOA may be that it improves ligament mechanical characteristics, regulates intra-articular stress environment, and modulates aggrecan mRNA and MMP-3 mRNA expressions and inhibits cartilage degeneration through IL-4 mechanical signal pathway, to produce the therapeutic effect of “regulating sinews and treating bones”.

Little needle knife; Osteoarthritis, knee joint; Patellar ligament; Interleukin-4; Matrix metalloproteinase-3; Aggrecan; Rabbit

R2-03

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2015.05.0455

2014-10-12

1005-0957(2015)05-0455-05

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81173333);教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(20130013110008)

梁楚西(1986 - ),女,2012級博士生

郭長青(1959 - ),男,教授,博士生導(dǎo)師,E-mail:guochangqing66@163.com