辛伐他汀對兔急性肩袖損傷修復(fù)術(shù)后生物力學(xué)的影響

李肯　王曉龍　趙夏　閆明童　于騰波

[摘要]目的評估辛伐他汀對兔急性肩袖損傷修復(fù)術(shù)后力學(xué)性能的恢復(fù)效果。

方法將54只成年雄性新西蘭大耳白兔隨機(jī)分為3組，每組18只。實驗組在肱骨大結(jié)節(jié)骨槽上注射辛伐他汀/甲基纖維素凝膠并行腱骨縫合；實驗對照組注射甲基纖維素凝膠并行腱骨縫合；空白對照組不給予任何干預(yù)措施行腱骨縫合。每組分別于術(shù)后4、8、12周各處死6只兔行生物力學(xué)檢測。

結(jié)果肉眼觀察顯示，所有兔術(shù)后一般情況良好；術(shù)后4周，實驗組部分兔腱骨界面可見炎癥反應(yīng)，其余兩組可見腱骨分離；術(shù)后8周及12周，實驗組腱骨結(jié)合緊密，其余兩組腱骨結(jié)合疏松。生物力學(xué)測試顯示，3組術(shù)后腱骨界面的最大載荷及剛度隨著時間的延長而不斷增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=75.026～219.933，P<0.05）；術(shù)后4周，3組腱骨界面的最大載荷及剛度比較差異均無顯著性（P>0.05）；術(shù)后8周及12周，實驗組腱骨界面的最大載荷及剛度顯著高于其余兩組（F=5.452～36.928，P<0.05），而實驗對照組與空白對照組比較差異無顯著性（P>0.05）。

結(jié)論辛伐他汀可增強(qiáng)兔急性肩袖損傷術(shù)后腱骨界面的生物力學(xué)強(qiáng)度，對腱骨愈合具有促進(jìn)作用。

[關(guān)鍵詞]辛伐他?。患谆w維素；凝膠類；肩關(guān)節(jié)；腱損傷；腱骨愈合；生物力學(xué)

[中圖分類號]R686.5

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號] 20965532（2018）02020605

急性肩袖肌腱損傷是運動醫(yī)學(xué)科常見的疾病，多與勞動作業(yè)損傷、運動損傷以及車禍創(chuàng)傷有關(guān)。目前該病傳統(tǒng)的手術(shù)方法是關(guān)節(jié)鏡下肩袖損傷修復(fù)術(shù)，但術(shù)后再次撕裂的發(fā)生率較高（20%～90%）[1]，這與肩袖修復(fù)術(shù)后腱骨界面的抗拉強(qiáng)度難以恢復(fù)到正常水平有關(guān)。如何更好地促進(jìn)肩袖止點的腱骨愈合，提高腱骨界面的生物力學(xué)強(qiáng)度成為運動醫(yī)學(xué)科的研究熱點。辛伐他汀屬于HMGCoA還原酶抑制劑，是臨床上常用的降脂藥[23]。有研究表明，辛伐他汀可以提高兔前交叉韌帶重建術(shù)后腱骨界面的生物力學(xué)性能，對腱骨愈合具有明顯的促進(jìn)作用[4]。但辛伐他汀對肩袖損傷修復(fù)術(shù)后腱骨愈合的影響，目前國內(nèi)外缺乏相關(guān)研究。本研究通過建立兔急性肩袖損傷修復(fù)模型，探討辛伐他汀對兔急性肩袖損傷術(shù)后腱骨界面力學(xué)性能的恢復(fù)效果。

1材料與方法

1.1實驗材料

1.1.1實驗動物健康成年雄性新西蘭大耳白兔54只（青島大學(xué)動物實驗中心提供），實驗前飼養(yǎng)觀察1周確認(rèn)飲食活動正常。

1.1.2藥物和儀器辛伐他?。ê贾菽硸|制藥有限公司），甲基纖維素（上海邁瑞爾化學(xué)技術(shù)有限公司）；美國Instron3300萬能材料試驗機(jī)（青島大學(xué)提供）。

1.2實驗方法

1.2.1辛伐他汀/甲基纖維素凝膠的制備將4 g甲基纖維素（4 000 mPa·s）溶解于100 mL沸蒸餾水中，冷卻至室溫，配制成40 g/L的甲基纖維素凝膠備用。將5 g/L的辛伐他汀無水乙醇溶液加入到甲基纖維素凝膠中，使辛伐他汀的最終濃度為1 g/L，4 ℃冰箱保存?zhèn)溆肹56]。

1.2.2動物分組及處理將54只兔隨機(jī)分為實驗組、實驗對照組和空白對照組，每組18只。術(shù)前臀部注射40萬單位青霉素預(yù)防感染，耳緣靜脈緩慢推注100 g/L水合氯醛（2.5 mL/kg），麻醉成功后備皮、消毒、鋪無菌巾。取所有兔的左肩關(guān)節(jié)作為手術(shù)側(cè)，沿兔肱骨大結(jié)節(jié)岡上肌足印區(qū)作2 cm長的縱形切口，逐層分離皮下組織、三角肌，暴露岡上肌。自大結(jié)節(jié)足印區(qū)銳性切斷岡上肌，并切除0.5 cm×0.5 cm的肌腱組織，用牙科磨鉆在岡上肌足印區(qū)打磨一8 mm長、2 mm寬、2 mm深的骨槽，用直徑為0.8 mm的克氏針自骨槽內(nèi)側(cè)向大結(jié)節(jié)皮質(zhì)方向鉆兩個骨孔。實驗組緩緩注入0.5 mL辛伐他汀/甲基纖維素凝膠使其均勻填充于骨槽內(nèi)，實驗對照組注入0.5 mL甲基纖維素凝膠，空白對照組不注入任何藥物。采用水平褥式縫合法將岡上肌肌腱斷端拉回骨槽，并在肱骨大結(jié)節(jié)外側(cè)皮質(zhì)打結(jié)固定。術(shù)后3 d每天注射40萬單位青霉素預(yù)防感染；兔單籠限制性飼養(yǎng)，無須制動固定。

1.2.3標(biāo)本采集術(shù)后4、8、12周每組各處死6只兔，以左肩關(guān)節(jié)岡上肌止點為中心，截取帶有完整岡上肌的近端肱骨，剔除其余軟組織行生物力學(xué)測試。

1.2.4生物力學(xué)檢測將標(biāo)本的兩端固定在Instron3300萬能材料試驗機(jī)的上下兩個夾具上，每個標(biāo)本先以5 N的拉力預(yù)處理3 min，然后行拉斷

測試，載荷率為5 mm/min。將岡上肌腱被拉斷時

的加載負(fù)荷作為最大載荷，將載荷位移曲線的線性斜率作為剛度。

1.3統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，所得正態(tài)分布的計量資料以[AKx-D]±s形式表示，組間均數(shù)比較采用析因設(shè)計的方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1肉眼觀察

所有兔術(shù)后一般情況良好。術(shù)后1周拆線后，切口愈合可，未見紅腫、感染及膿血性滲出。術(shù)后4周，3組兔術(shù)側(cè)肩關(guān)節(jié)滑膜增生明顯且關(guān)節(jié)腔積液較多，岡上肌止點周圍可見大量瘢痕組織增生包裹；實驗組部分兔腱骨界面可見炎癥反應(yīng)及肉芽組織增生，其余兩組岡上肌止點呈腱骨分離狀態(tài)。術(shù)后8周及12周，實驗組腱骨界面愈合可，肌腱與骨結(jié)合緊密，未見明顯炎癥反應(yīng)及滑膜增生；其余兩組腱骨界面愈合不良，肌腱與骨結(jié)合較為疏松，組織粘連較重。

2.2生物力學(xué)測試

最大載荷（F=9.860，P<0.05）及剛度（F=4.819，P<0.05）的時間與組別存在交互效應(yīng)。單獨效應(yīng)分析顯示，3組術(shù)后腱骨界面的最大載荷及剛度隨著時間點的延長而不斷增強(qiáng)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=75.026～219.933，P<0.05）；術(shù)后4周，3組腱骨界面的最大載荷及剛度比較差異均無顯著性（P>0.05）；術(shù)后8周及12周，實驗組腱骨界面的最大載荷及剛度均顯著高于另兩組（F=5.452～36.928，P<0.05），而實驗對照組與空白對照組比較差異無顯著性（P>0.05）。見表1、2。

3討論

肩袖修復(fù)術(shù)后由于腱骨愈合不良導(dǎo)致再次撕裂的情況屢見不鮮，這主要與肩袖肌腱血供不暢、脂肪浸潤、萎縮變性以及肌腱與骨以纖維瘢痕組織粘連有關(guān)[7]。肩袖損傷以岡上肌損傷最為常見，損傷部位大多位于距肱骨大結(jié)節(jié)止點1 cm處[89]。正常的肩袖止點又稱為直接止點，包括肌腱、未礦化的纖維軟骨、礦化的纖維軟骨和骨組織4個區(qū)域[10]，其剛度自肌腱到骨是逐漸增加的。直接止點具有“緩沖墊”的作用，能夠減少應(yīng)力集中，降低肌腱的牽張負(fù)荷。而肩袖損傷修復(fù)術(shù)后往往難以形成直接止點，腱骨界面的抗拉強(qiáng)度難以恢復(fù)到原有水平，肌腱與骨多以纖維瘢痕組織粘連，穩(wěn)固性大大降低，導(dǎo)致再次撕裂的發(fā)生率增高。因此，恢復(fù)腱骨界面的直接止點結(jié)構(gòu)十分重要。然而，直接止點結(jié)構(gòu)的恢復(fù)時間十分漫長，需經(jīng)歷缺血壞死、再血管化、膠原纖維爬行替代等一系列復(fù)雜改變[11]。徐雁等[12]的研究表明，直接止點的形成需要52周的時間。所以如何促進(jìn)腱骨愈合成為運動醫(yī)學(xué)科的研究熱點。

目前常用的促進(jìn)腱骨愈合的方法有應(yīng)用轉(zhuǎn)化生長因子β（TGFβ）、間充質(zhì)干細(xì)胞、沖擊波、生物活性材料等[1317]。近年來有研究表明，辛伐他汀具有促進(jìn)兔下頜骨骨折愈合的效果[18]。SUN等[19]研究證實，辛伐他汀對兔前交叉韌帶重建術(shù)后正常腱骨止點的形成及生物力學(xué)特性的恢復(fù)具有一定的效果。也有研究表明，辛伐他汀可以通過誘導(dǎo)骨形成蛋白2以及血管內(nèi)皮生長因子等生長因子的表達(dá)來增強(qiáng)骨形成[2021]。另外，辛伐他汀還可以上調(diào)骨骼肌蛋白、骨鈣素和Ⅰ型膠原蛋白的表達(dá)，加速新骨形成。本實驗結(jié)果顯示，術(shù)后4周時實驗組腱骨界面存在炎癥反應(yīng)，這是由于辛伐他汀具有一定的致炎作用，在肩袖愈合的早期，它可以調(diào)節(jié)各種炎性細(xì)胞在趨化因子的作用下向腱骨界面遷移從而引發(fā)炎癥反應(yīng)。其中巨噬細(xì)胞可以吞噬壞死的韌帶組織和細(xì)胞碎屑，激活成纖維細(xì)胞向腱骨界面遷移，誘導(dǎo)Ⅰ型膠原纖維的合成。有研究表明，肩袖修復(fù)術(shù)后腱骨界面力學(xué)性能的恢復(fù)與纖維軟骨層的形成密不可分[22]，而鈣化的纖維軟骨層主要含有Ⅱ型和Ⅹ型膠原[23]。本實驗選用最大載荷及剛度作為生物力學(xué)測試參數(shù)，其中最大載荷可反映肌腱所能承受的最大力量，剛度是反映組織彈性變形難易程度的一個指標(biāo)。生物力學(xué)檢測顯示，術(shù)后4周，實驗組腱骨界面的最大載荷及剛度與實驗對照組及空白對照組差別不大。這可能與腱骨界面未形成牢固的纖維軟骨帶，肌腱與骨多以纖維瘢痕組織粘連有關(guān)。瘢痕組織的形成與成纖維細(xì)胞增殖及細(xì)胞外基質(zhì)的分泌有關(guān)。瘢痕組織中主要含有Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原[24]。Ⅰ型膠原粗大且具有較高的張力，但僵硬度高不易伸展，Ⅲ型膠原柔韌性好但較為纖細(xì)。在瘢痕組織增生期主要以Ⅰ型膠原增生為主，所以瘢痕組織雖堅韌但缺乏彈性，抗拉力弱，剛度低，容易導(dǎo)致再次撕裂。而在瘢痕消退期，Ⅰ/Ⅲ型膠原比值逐漸降低[25]。另外，瘢痕纖維化與TGFβ1密切相關(guān)，TGFβ1可以促進(jìn)瘢痕組織增生[26]。有研究結(jié)果表明，TGFβ1可促使成纖維細(xì)胞增殖分化、促進(jìn)膠原合成，抑制膠原降解[27]。TGFβ1的表達(dá)在術(shù)后10 d左右達(dá)到高峰并一直持續(xù)到術(shù)后3～4周，隨后逐漸降低[28]。本實驗術(shù)后4周正是TGFβ1的高度表達(dá)期，腱骨界面有大量瘢痕組織增生，導(dǎo)致兩組的生物力學(xué)測試結(jié)果差別不大。而隨著時間的延長，TGFβ1的表達(dá)逐漸降低，腱骨界面由瘢痕增生期逐漸過渡到纖維軟骨形成期，纖維軟骨帶逐漸長入腱骨界面。本文結(jié)果顯示，隨著術(shù)后時間的推移，實驗組的最大載荷及剛度逐漸增加，推測腱骨界面已逐漸形成富含Sharpey纖維的軟骨性骨痂并進(jìn)一步軟骨內(nèi)成骨。在術(shù)后8周及12周，實驗組的最大載荷及剛度均明顯高于實驗對照組及空白對照組，證明辛伐他汀能夠增強(qiáng)成骨作用，提高腱骨界面的生物力學(xué)強(qiáng)度。

辛伐他汀口服后須經(jīng)過肝臟的首過消除，到達(dá)體循環(huán)不足5%，生物利用率低[29]。而超大劑量應(yīng)用辛伐他汀會增加肝衰竭、腎臟疾病、橫紋肌溶解等風(fēng)險[30]。本研究在動物模型中使用具有緩釋作用的甲基纖維素凝膠作為載體，具有良好的組織相容性及生物安全性，避免了藥效的流失。有研究表明，0.5 mg的辛伐他汀在促進(jìn)骨愈合的同時能夠降低炎癥反應(yīng)的發(fā)生[31]。因此，本實驗選用0.5 mg的辛伐他汀作為給藥劑量，達(dá)到了促進(jìn)腱骨愈合的效果。另外，本實驗選取兔作為動物模型，是因為兔肩袖的解剖解構(gòu)與人類相似，且價格低廉、易于造模。由于本實驗樣本較少，觀察時間較短且辛伐他汀劑量單一，下一步將增加樣本量并采用多個劑量辛伐他汀進(jìn)行研究。

綜上所述，本實驗通過建立兔肩袖損傷修復(fù)模型，證明辛伐他汀能夠促進(jìn)兔急性肩袖肌腱損傷術(shù)后腱骨界面纖維軟骨層的形成，明顯提高腱骨界面的最大載荷及剛度，促進(jìn)腱骨愈合及生物力學(xué)性能的恢復(fù)。此外，辛伐他汀凝膠制備簡單，材料安全且價格低廉，術(shù)后不良反應(yīng)少，可以為臨床提供一種新的治療方式。

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