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1、超声波对关节软骨影响实验探究进展【摘要】文章复习了有关超声波对关节软骨的修复作用的研究文献，从在体(软骨)动物实验、离体培养软骨细胞研究及低强度脉冲式超声波对关节软骨的调控作用的研究等几方面进行了综述。【关键词】超声波；关节软骨；综述关节软骨由软骨细胞和细胞外基质组成，后者又由蛋白多糖和胶原组成。蛋白多糖和II型胶原的合成减少、降解增加是造成关节软骨伤痛及退变的主要因素。近年来，随着对骨关节炎(osteoarthritis,0A)发病机制认识的逐步深入,发现该病的病理基础主要是关节软骨的病变。超声波是一组频率高于20KHz的声波，它方向性好，穿透
2、能力强，易于获得较集中的声能，产生超声效应。超声治疗就是将超声波能量作用于人体的病变部位，从而达到治疗疾病和促进机体康复的目的。低强度脉冲式超声波(low-intensitypulsedultrasound,LIPUS)的非温热生物学效应在治疗学中更多地被研究。超声疗法安全，有效，经济，简便，可在医院、社区或家庭大规模推广，具有较大的社会效益和卫生经济学效益。既往国内外对LIPUS促进骨折愈合的研究已有较多报道，并进一步着眼于其对软骨修复的潜在可能。本文就超声波对关节软骨影响的实验研究进展予以总结。1在体（软骨）动物实验研究1.1LIPUS在骨折
3、治疗中的软骨内化骨作用目前，已有大量的试验证明，LIPUS能促进全身躯干骨和四肢骨新鲜骨折的愈合，而且能有效治疗骨折延迟愈合与骨不连接［1,2］o学者们认为，LIPUS治疗骨折的重要机制可能与其促进软骨细胞肥大，加速软骨内化骨的过程，并在特定的环境下向成骨的方向发展有关［3］。TakikawaS等［4］通过研究还发现，LIPUS不仅可以促进软骨细胞肥大，加速软骨内化骨和骨折愈合，增加力学强度，而且临床研究和动物模型没有负面影响，这为其临床应用奠定了基础。1.2LIPUS对胶原和MMPs的影响有研究发现，LIPUS能够促进受损软骨修复，加速软骨细胞
4、再生。贾小林等［5］通过制备双侧課间窝软骨表面的骨-软骨缺损的新西兰兔模型，左侧膝为治疗组，给予LIPUS治疗，右侧作为对照组，分析实验结果，也证实了LIPUS可以加速关节软骨的修复。在LIPUS促进关节软骨修复过程中，逐渐发现其对基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinase,MMPs）和胶原的影响。MMPs是Gross和Lapiere［6］首先发现的一组锌离子依赖酶,主要生理作用是降解细胞外基质。杨军等［7］也在研究过程中发现MMP-3（基质溶解酶-1）在损伤后的软骨组织中表达增高，这是导致关节软骨退变的重要因素。MMP-3可
5、降解多种胶原以及软骨中蛋白多糖的核心蛋白，还可裂解II型胶原的非螺旋区［8］。黄际河等［9］通过实验得出大鼠骨性关节炎软骨破坏与软骨细胞中生物学因子MMP-3、MMP-13的过度表达有关。各种现象表明，MMPs在骨关节炎关节软骨退变中起着重要作用［10,11］,同时进一步明确了MMP-13与OA关节软骨修复的关系。为了抑制MMP-13降解软骨细胞外基质，新型的MMP-13抑制剂正被新药开发中［12,13］。张超等［14］从实验中发现，MMP-1、MMP-13的过表达会导致II型胶原降解，这是软骨退变的重要原因,II型胶原降解片段能诱导盘状结构域受
6、体(discoidindomainreceptor,DDR2)的表达增高。DDR2是一种受体型酪氨酸激酶，属于胶原受体家族［15］,它在胶原的刺激下可长时间保持活化状态，并上调MMPs分子的表达［16］,从而进一步介导MMP-1、MMP-13的表达，形成一个放大效应而加速关节软骨退变。LIPUS可以增加软骨细胞内蛋白多糖和II型胶原的合成［3］,从而减缓关节软骨的伤痛，提高自身修复能力。国外有报道显示，在大鼠0A模型中，LIPUS能增加II型胶原的表达。Naito等［17］也从研究中发现，LIPUS可能是通过诱导II型胶原mRNA的表达来促进软骨
7、细胞中II型胶原的合成。1.3LIPUS对生长因子的影响生长因子是一组由机体产生的生物活性多肽，能刺激细胞分裂、生长和分化，调节软骨细胞基质合成、代谢、增殖、分化以及软骨的形成。胰岛素样生长因子(Insulin-likegrowthfactor,IGF)是软骨合成的介质，能调节软骨蛋白聚糖的合成。它通过增加蛋白多糖合成，促进软骨细胞增殖及软骨基质合成代谢，抑制软骨基质降解，来保持软骨内环境稳定。血小板衍生生长因子(platelet-derivedgrowthfactor,PDGF)是一种重要的骨生长刺激因子。在骨折修复过程中，通过促进成骨细胞和软
8、骨细胞增生，诱导膜内成骨和软骨内成骨过程来发挥作用［18］o李燕如等［19］通过实验证实，在骨折愈合过程中,LIPUS可以增加IGF-1
