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背景:传统的影像学检查对关节软骨损伤检测的敏感性均偏低,应用检测体液内生物标记物水平对软骨损伤程度有待评估。目的:了解软骨寡聚基质蛋白(COMP)、金属基质蛋白酶-1(MMP-1)、金属基质蛋白酶-3(MMP-3)、金属基质蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)作为生物标记物对于膝关节软骨早期运动性损伤评估的意义。设计:观察对比实验。单位:解放军第一五○中心医院。材料:选择18只成年雄性混血狗,体质量15～25kg,平均22.5kg,抽签法将杂交狗随机分为3组:①平地跑步组(n=8),跑步路线为平坦路线;②坡度跑步组(n=8),跑步路线为10°坡度;③对照组(n=2),实验动物自由活动。方法:对平地跑步组及坡度跑步组实验狗每日跑步训练,上下午各1h,速度为4m/s。跑步训练持续10周。分别对两组实验狗训练当日及第2,4,6,8,10周时抽取血液及关节液,应用ELISA方法检测COMP、MMP-1、MMP-3、TIMP-1浓度,根据标准品浓度与OD值建立标准曲线,查出待测样本相应浓度,在同一时间点对关节进行MRI检查(检查当天停训1d)。10周后处死所有实验狗,选择在股骨髁负重区对膝关节软骨采集标本并做组织学观察。主要观察指标:平地跑步组及坡度跑步组实验狗训练当日及第2,4,6,8,10周血清及关节液中COMP、MMP-1、MMP-3、TIMP-1浓度及膝关节MRI检查结果;10周后各组实验狗膝关节软骨组织学观察结果。结果:18只实验狗全部进入结果分析。①血清学检查结果:坡度跑步组实验狗血清MMP-1浓度在6,8周时明显高于平地跑步组(P<0.01),MMP-3浓度在8周时明显高于平地跑步组(P<0.01);血清MMP-3/TIMP-1比值在2周时低于平地跑步组(P<0.05),血清TIMP-1浓度在4周时低于平地跑步组(P<0.05),而6,8,10周高于平地跑步组(P<0.05-0.01),MMP-3/TIMP-1比值在2周时低于平地跑步组(P<0.05)。②关节液检查结果:在2,4,6,8,10周坡度跑步组关节液中COMP浓度明显高于平地跑步组(P<0.01),MMP-1浓度在2,4,6周时高于平地跑步组(P<0.05-0.01),MMP-3浓度在2,4,6,8周时高于平地跑步组(P<0.01);关节液中MMP-3/TIMP-1比值在2,4,8周时高于平地跑步组(P<0.05-0.01)。③血清COMP、MMP-1、MMP-3、TIMP-1浓度,MMP-3/TIMP-1比值与关节液相应指标间存在显著相关关系(r=0.631,0.502,0.748,0.651,0.667,P<0.01)。④各组实验狗膝关节软骨组织学观察结果:平地跑步组及坡度跑步组训练10周时膝关节软骨损伤病理改变明显,表层关节软骨细胞活性明显降低,坡度跑步组重于平地跑步组。⑤MRI检查结果:平地跑步组及坡度跑步组在训练2周后便开始有膝关节早期运动性损伤改变,并有进行性加重迹象。结论:长时间大强度重复、冲击性、扭转或剪切性的运动容易产生运动性损伤甚至骨性关节炎;生物标志物变化反映病变进程灵敏程度优于MRI检查。