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研究目的:骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种以关节软骨退变、软骨下骨重塑、骨赘形成、滑膜炎症反应和血管生成为特征的慢性退行性疾病。OA的发生可能由遗传、环境、代谢和机械应力等多因素共同影响。创伤性关节炎(post-traumatic osteoarthritis,PTOA)属于OA的一种,好发于青少年,主要发病原因包括暴力外伤、承重失衡以及活动或负重过度等。然而具体发病机制尚不清晰。近年来有关长链非编码RNA(long noncoding RNAs,lncRNAs)的研究越来越多,其中lncRNAH19在进化过程中具有高度保守性,在肿瘤、炎症和骨骼肌肉疾病的发病机制中发挥重要的调控作用,并且可能参与PTOA中软骨病变的调控。因此,本研究采用高强度跑台运动诱导小鼠PTOA模型,同时采用中等强度跑台运动对PTOA小鼠进行康复训练,探究在PTOA小鼠发病和康复过程中lncRNA H19的表达变化,为运动治疗PTOA的相关机制研究提供依据。研究方法:20周龄雄性C57BL/6实验小鼠随机分为5组,分别为模型空白对照组(MC组,n=6),跑台模型组(TM组,n=6),康复空白对照组(RC组,n=6),跑台模型+康复训练组(TM+R组,n=6)和跑台模型+静置饲养组(TM+C组,n=6)。MC组作为模型对照组不进行任何运动干预。TM组进行一周预适应运动加四周高强度跑台运动,与MC组一起在25周龄时处死取材;RC组做为康复对照组不进行任何运动干预,TM+R组小鼠在一周预适应运动加四周高强度跑台运动后继续进行四周中等强度跑台康复训练,TM+C组小鼠在一周预适应运动加四周高强度跑台运动后静置饲养不进行任何运动干预。RC组、TM+R组和TM+C组均在29周龄时处死取材。各组小鼠在对应取材时间的前一天禁食,正常给水。对各组小鼠膝关节标本进行脱钙和石蜡包埋,分别使用苏木精-伊红染色和番红O固绿染色观察膝关节病理改变。使用micro-CT扫描小鼠膝关节软骨下骨获取小鼠胫骨平台骨形态学指标;使用Real-Time PCR检测膝关节软骨中炎症因子、合成代谢因子和分解代谢因子的mRNA水平的变化。数据统计分析:所有实验结果采用均数±标准差(X±SD)表示,使用SPSS 20.0软件进行数据分析和处理。判断造模是否成功,MC组和TM组比较使用独立样本T检验;判断康复效果,RC组,TM+R组和TM+C组比较采用单因素方差分析,用Bonferrori法进行组间两两比较,P<0.05表示结果具有统计学差异。研究结果:(1)小鼠体重变化:MC组小鼠体重随着周龄的增长呈现动态波动,无显著变化。TM组小鼠在高强度跑台运动造模期间,体重呈持续下降趋势。RC组小鼠体重变化情况与MC组几乎一致,呈动态波动,无显著变化。TM+R组小鼠在高强度跑台运动期间和中等强度康复训练期间的体重均呈持续下降趋势,在中等强度跑台运动干预的第一周后出现统计学差异。TM+C组小鼠在高强度跑台运动期间体重呈持续下降趋势,但是在运动造模结束后的第一周即在25周龄时出现体重回升,随后基本保持平稳。(2)小鼠膝关节病理改变:苏木素-伊红染色结果显示,MC组膝关节软骨基本正常,TM组小鼠膝关节表面出现裂隙,软骨细胞排列紊乱,两组之间的Mankin’s评分存在显著差异。番红O固绿染色结果与苏木素-伊红染色结果基本一致,相较于MC组,TM组小鼠膝关节出现明显的软骨丢失,OARSI评分显著高于MC组。进一步研究显示,四周中等强度康复训练部分逆转了上述小鼠膝关节病理改变,TM+R组小鼠膝关节Mankin’s评分也显著低于TM+C组。(3)小鼠膝关节软骨下骨形态学变化:小鼠膝关节micro-CT显示,四周高强度跑台运动后,TM组小鼠膝关节胫骨平台内外侧软骨下骨BMD,BV/TV,Tb.N和Tb.Th值均高于MC组,而Tb.Sp值更低。四周中等强度跑台康复训练后,与TM+C组相比,TM+R组胫骨平台内外侧软骨下骨BMD,BV/TV,Tb.N和Tb.Th值均更高,而TM+C组与RC相比,上述骨形态学参数数值也更高。(4)小鼠膝关节软骨mRNA表达变化:四周高强度跑台运动后,TM组小鼠膝关节软骨比MC组炎症因子TNF-α和分解代谢因子MMP-13 mRNA水平表达升高,而合成代谢因子COL2和ACAN mRNA水平表达下降,同时lncRNA H19表达也显著下降。在四周中等强度康复训练后,与TM+C相比,TM+R组小鼠关节软骨中TNF-α和MMP-13表达降低,同时COL2和ACAN表达升高,TM+R组小鼠软骨中lncRNAH19也显著高于TM+C组小鼠。研究结论:高强度跑台运动可造成C57BL/6小鼠膝关节软骨损伤,诱发PTOA,同时关节软骨中lncRNAH19表达下降;中等强度跑台康复训练可以缓解运动诱导的小鼠PTOA,同时关节软骨中lncRNAH19表达上升。