江煒,梁嘉欣,陳艷芬

(廣東藥科大學中藥學院,廣東 廣州 510006)

軟組織損傷(soft tissue injury)是臨床一種多發(fā)病,是指因急性外傷或慢性勞損或其他原因?qū)е碌钠つw、肌肉肌腱、關節(jié)囊及神經(jīng)等組織的病理損傷,但不包括骨骼疾病如骨折、脫位等,臨床主要表現(xiàn)為局部軟組織的青紫、瘀斑、腫脹、疼痛、功能障礙等[1]。損傷后機體局部主要以炎性反應為主,組織損傷后即進入修復階段,修復過程是炎癥因子、生長因子協(xié)調(diào)細胞過程的復雜信號的整合。雖然軟組織損傷在臨床上治療方法較多,但由于缺乏有效的評價方法,研究水平目前仍偏低。為了系統(tǒng)地總結軟組織損傷的相關研究,為臨床治療和基礎研究提供借鑒,本文對急、慢性軟組織損傷動物模型及其評價指標進行簡要綜述。

1 急性軟組織損傷模型

1.1 重物擊打致軟組織損傷模型

重物擊打致軟組織損傷模型是通過重物在一定高度自由落下打擊軟組織部位導致的損傷,是目前軟組織損傷模型中最為常用的,實驗動物可選擇小鼠、大鼠或兔子。劉俊寧等[2]等選用小鼠,將其固定后用50 g砝碼作為打擊錘,打擊高度5 cm,自由落體打擊標記處,連續(xù)5次,造成小鼠局部急性軟組織損傷。有學者[3-4]取雄性SD大鼠,用200 g圓臺型錘,從光滑硬塑管長75 cm內(nèi)徑1.5 cm,自由落下打擊小腿肌肉,無骨折現(xiàn)象,造成急性軟組織損傷。申旭霽等[5]取日本大耳白兔,使500 g重的砝碼通過比砝碼直徑略大的塑料管腔自30 cm 高處垂直自由落體擊打同一部位連續(xù)5次,造成兔軟組織挫傷,并證實無骨折現(xiàn)象。重物擊打致急性軟組織損傷造模方法簡單,成模率高,且與臨床中的常見軟組織損傷較接近；但是在打擊高度、打擊次數(shù)及打擊重量,都未解決“定量”的關鍵性問題,缺乏對損傷程度標準化和量化的評判標準,有可能造成實驗結果的不一致[6]。

1.2 機械沖擊急性軟組織損傷模型

機械沖擊急性軟組織損傷模型,通過在軟組織部位給予一定的沖擊力,對其造成損傷。Robert等[7]選用雄性Wistar大鼠,麻醉后,然后采用計算機輔助的高壓沖擊裝置,氣動驅(qū)動加速11 mm螺栓,沖擊速度7 m/s的條件下,螺栓接觸大腿軟組織,向下沖擊深度為11 mm,停留時間為0.1 s,造成封閉性軟組織損傷。余飛等[8],取SD大鼠,右后肢褪毛,伸膝、趾背屈約90°位固定,并用紗布墊將右后肢稍墊起(防止骨折),將直徑為1.1 cm的鐵質(zhì)螺母固定器置于小腿腓腸肌中段上方壓緊,500 g砝碼從30 cm高處自由下落,動能1.47 J,作用在固定器上方,同一部位連續(xù)打擊10次,造成急性軟組織損傷。

1.3 銳性切割急性軟組織損傷模型

銳性切割急性軟組織損傷模型是通過將皮膚及肌肉切割,造成的開放型損傷。Sefei等[9]將雄性Wistar大鼠麻醉后,左側股骨頸處切開,解剖皮膚層、皮下層、肌肉層。微型鑷子處理30 s,縫合,24 h后成模。趙道洲等[10]取日本大耳白兔麻醉后,剪開皮膚,鈍性剝離以暴露腓腸肌,在距肌腱止點6.5 cm 處用手術刀做不完全銳性切割,做一長0.8 cm,寬0.4 cm 的切口,壓迫止血,24 h后成模,會出現(xiàn)切割局部紅腫、瘀血及跛行等現(xiàn)象。由于傷口直接暴露于空氣中易發(fā)生感染,Shang等[11]通過注射抗生素防治感染,但也有學者為了研究感染性軟組織損傷,向切割部位滴加金黃色葡萄球菌菌液導致軟組織損傷感染[12]。

1.4 肌肉拉伸急性軟組織損傷模型

張勝年等[13]將麻醉的大鼠仰臥位左右足固定于固定板上,踝關節(jié)游離狀態(tài),然后在大鼠大腿近、遠端分別插入一根銀質(zhì)針電極,連接電刺激儀,以50 V的電壓刺激小腿三頭肌肌群使其強直收縮,同時以 0.55 m/s 的速率反向牽拉大鼠足底固定板,迫使大鼠小腿三頭肌發(fā)生離心收縮,從而造成大鼠骨骼肌急性牽拉傷。郭小琳等[14]將麻醉的大鼠俯臥固定于大鼠固定板上,固定大鼠右側膝關節(jié)和小腿,用生理實驗儀 YSD-4GA(頻率為128 Hz,強度為 50 V),電刺激大鼠右側腓腸肌兩端,使其強制性收縮,踝關節(jié)發(fā)生跖屈趨勢。與此同時,砝碼從固定高度自由下落(200 g, 100 cm),通過系在大鼠腳上的繩子以一個恒定的基本沖量,使踝關節(jié)迅速背屈。腓腸肌強直性收縮拉傷,造成該肌肉急性拉傷,既而形成軟組織損傷動物模型。

1.5 其他急性軟組織損傷模型

除上述軟組織損傷造模方法還有一些較少運用的方法,如注射法 、壓迫法、爆炸性軟組織傷模型及軟組織血管放射損傷模型等。注射法是通過取自身的血液注入軟組織部位引起的炎癥[15]、腫脹及瘀血等癥狀,造成軟組織損傷。壓迫法是通過長時間或者多次給予壓迫,使動物局部組織損傷,如張楠等[16],通過在長時間在大鼠兩側后肢的股薄肌處上下側各放置一塊相同規(guī)格的永久性磁鐵進行施壓,造成軟組織損傷。爆炸性軟組織傷模型,如王翔等[17-18]將點爆源置于垂直于動物面部咬肌前緣中點上方處引爆,造成面部軟組織損傷。臨床上放射治療腫瘤的同時也會引起組織血管的損傷,王代友等[19]將雄性 Wistar 大鼠選取右后肢作為照射部位, 以60Coγ射線為放射源, 采用遠距離外照射的方式,每次每只大鼠的吸收劑量為2 Gy,90 s內(nèi)完成,每周照射3 次,共5周形成軟組織血管放射損傷模型。

2 慢性軟組織損傷動物模型

2.1 重物擊打致慢性軟組織損傷模型

重物擊打致慢性軟組織損傷模型,打擊方法同急性軟組織損傷相同,但打擊后長時間不給予治療,造成的慢性軟組織損傷。高漸聯(lián)等[20]將大鼠后肢置于伸膝、踝背屈 90°位,將200 g 重的砝碼垂直高處(50 cm)自由落體打擊大鼠外側肌肉豐厚處,連續(xù)擊打3 次,打擊面積約 1 cm2,不做處理正常飼養(yǎng) 2 周。楊威等[21]取新西蘭兔,采用質(zhì)量約0.8 kg、邊緣鈍的金屬物體,在30 cm高度自由落體,擊打兔右大腿部,重復3次,正常飼養(yǎng)6 d,造成慢性軟組織損傷動物模型。

2.2 機械沖擊慢性軟組織損傷模型

機械沖擊慢性軟組織損傷動物模型,通過控制每次打擊動能,給予相同的機械沖擊,模型重復率高穩(wěn)定性好,撞擊后長時間不給予處理,造成慢性軟組織損傷。董靜等[22]將大鼠后肢固定,用質(zhì)量為335 g打擊物從80 cm高空垂直下落,動能為2.63 J,打擊面積為1 cm2,受傷局部區(qū)域皮膚完整,已經(jīng)解剖及組織學驗證成功率為100%。之后不作處理正常飼養(yǎng)15 d,形成慢性軟組織損傷動物模型。

2.3 銳性切割慢性軟組織損傷模型

通過切割軟組織與長期運動訓練結合,導致動物軟組織長期損傷且持續(xù)運動加重損傷,從而形成慢性軟組織損傷。Shang等[11]將大鼠麻醉后從髕骨內(nèi)側切口,切開內(nèi)側副韌帶,開放膝關節(jié)腔,用眼刀前后切開交叉韌帶,術中關節(jié)軟骨表面無損傷,止血后逐層縫合；第7天每組用動物跑步機訓練模擬運動損傷,連續(xù)訓練20 d,然后大鼠正常飼養(yǎng)2周,形成慢性軟組織損傷。該模型損傷外觀明顯,易于觀察整個損傷及恢復過程,易于藥物的藥效評價。

2.4 下坡跑慢性軟組織損傷模型

通過訓練大鼠長期下坡跑,導致肌腱損傷,該動物模型與生活中長期走下坡路導致肌腱損傷相近,但造模時間長、成模率低,導致運用較少。秦樂等[23]將下坡跑與打擊法結合,改良了下坡跑慢性軟組織損傷模型,先通過篩選出配合下坡跑訓練的大鼠,后重物打擊大鼠大腿右側股內(nèi)側肌,造成局部鈍挫傷。每周下坡訓練2次,共8周,然后正常飼養(yǎng)4周,12周后形成慢性軟組織損傷模型。

2.5 肌肉拉伸慢性軟組織損傷模型

在電刺激輔助,使動物長時間做跑跳運動,導致肌肉拉傷。牛文玉等[24]采用高壓低流電刺激儀刺激動物,使其產(chǎn)生跑跳運動,具體方案如下：每只動物每隔12 s刺激1次,每次刺激時間持續(xù) 0.1～0.2 s,每天訓練60 min,分 3 次進行,兩次訓練間隔20 min。每天跑跳約300 次,每周連續(xù)訓練5 d,連續(xù)訓練5周,造成慢性軟組織損傷。

3 軟組織損傷指標觀察

3.1 形態(tài)學指標

形態(tài)學是軟組織損傷最基本的觀察指標,也是最直接反應軟組織損傷恢復的情況的指標。軟組織損傷會出現(xiàn)紅腫、瘀青、跛行等癥狀,可采用肉眼觀察、HE染色、超聲檢查等方法來觀察其形態(tài)變化。其中肉眼觀察指標評分是目前文獻使用較多的標準(見表1[25-26])。章建華等[27]在三黃軟膏治療急性軟組織損傷的實驗研究中,通過觀察大鼠軟組織損傷部位紅腫、跛行及疼痛感,治療組大鼠外觀形態(tài)恢復較模型組快。也有學者[28]通過對軟組織損傷部位做HE染色、超聲圖譜,觀察到損傷恢復情況包括組織結構、炎癥浸潤、血管等。

表1 損傷指數(shù)評分表Table 1 Injury index score table

3.2 血液學指標

血液學指標主要包括血液流變學、血小板活性、血清膽紅素、血清微量元素等指標檢測,主要研究局部微循環(huán)血流速度、血流量變化和血液黏稠度等。魏優(yōu)秀等[29]在治傷軟膏外敷治療大鼠急性軟組織損傷的實驗研究中,證實治療組的血液流變學檢測全血黏度、紅細胞壓積、紅細胞還原黏度與對照組比較明顯降低；說明治傷軟膏外用治療急性軟組織損傷模型大鼠,能明顯降低血液黏度、改善其血液流變性、促進損傷組織的修復。王佳等[30]在鄭氏筋導散對大鼠急性軟組織損傷的影響及血液流變學機制分析中,得到鄭氏筋導散與七厘散都能改善大鼠急性軟組織損傷后血液的黏滯狀態(tài),改善全身血液循環(huán),具有較好的活血化瘀功能。軟組織損傷后血液黏度增大,血流速度降低[31],藥物治療軟組織損傷過程中有無改變血液狀態(tài),是觀察藥物對軟組織損傷是否有效的一個重要指標。

3.3 炎癥因子

軟組織損傷及恢復整個過程有較多炎癥因子參與,其中起主要作用的是腫瘤壞死因子(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、白介素-8(IL-8)等。TNF-α是炎癥反應過程中出現(xiàn)最早、最重要的炎性介質(zhì),能激活中性粒細胞和淋巴細胞,使血管內(nèi)皮細胞通透性增加,調(diào)節(jié)其他組織代謝活性并促使其他細胞因子的合成和釋放。IL-6能誘導B細胞分化和產(chǎn)生抗體,并誘導T細胞活化增殖、分化,參與機體的免疫應答,是炎性反應的促發(fā)劑。IL-8能刺激中性粒細胞、T淋巴細胞和嗜酸性粒細胞的趨化,促進中性粒細胞脫顆粒,釋放彈性蛋白酶,損傷內(nèi)皮細胞,使微循環(huán)血流淤滯,組織壞死,造成器官功能損傷。Truflandier等[32]在機械通氣調(diào)節(jié)大鼠脊髓損傷后炎癥因子的表達研究中,發(fā)現(xiàn)軟組織損傷誘導局部IL-6表達,機械通氣對炎癥因子產(chǎn)生影響,使大鼠脊髓中TNF-α獨立升高,IL-1β水平降低。楊威等[33-35]在701跌打鎮(zhèn)痛膏對新西蘭兔急、慢性軟組織損傷的作用及機制研究中,結果表明降低組織中IL-1、IL-6等炎癥因子含量利于軟組織損傷恢復。

3.4 生長因子

生長因子能促進細胞分化分裂,加快組織愈合,在軟組織損傷恢復過程中起到不可代替的作用,特別是表皮生長因子(EGF)家族、轉化生長因子β(TGF-β)家族、成纖維細胞生長因子(FGF)家族、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、結締組織生長因子(CTGF)等[36]。楊姍姍等[37]在研究ZD制劑對軟組織損傷的藥效時,得到ZD制劑在馬急性軟組織損傷模型中能夠調(diào)控VEGF、bFGF的表達,促進成纖維細胞、毛細血管,肌細胞再生來進行組織修復。Scott等[38-39]收集了22例接受髕腱開放性縫合的患者和10例接受脛骨髓內(nèi)釘治療的患者的髕腱組織,發(fā)現(xiàn)VEGF在髕腱中表達的患者比未檢測到VEGF的患者癥狀持續(xù)時間短,VEGF表達增加有利于軟組織損傷的恢復。

3.5 其他指標

目前在軟組織損傷研究中,除以上指標外還有一些常用指標,如一氧化氮(NO)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和過氧化氫酶(CAT)等,大部分與氧化應激反應相關。覃博等[40-42]在接活跌打膏對急性軟組織損傷大鼠的影響及機制研究中,接活跌打膏對軟組織損傷模型大鼠損傷組織 SOD、MDA水平的影響和正常對照組比較,模型組大鼠損傷組織SOD的活性顯著下降,損傷部位MDA水平顯著增高。與模型組比較,接活跌打膏28 g/kg藥材劑量組可顯著提高損傷組織SOD 的活性,降低損傷部位MDA水平。SOD和MDA參與軟組織損傷恢復過程,在軟組織損傷的病理狀態(tài)下,自由基生成增多,且自由基清除酶活性降低,動態(tài)平衡被破壞,啟動自由基連鎖反應,引發(fā)膜的脂質(zhì)過氧化反應,造成組織損傷的進一步惡化。MDA是氧自由基攻擊脂質(zhì)導致過氧化的代謝終產(chǎn)物,反應體內(nèi)自由基的生成水平及對組織的損傷程度,SOD可以催化氧自由基發(fā)生歧化反應,降低自由基含量。

4 小結與展望

動物實驗是現(xiàn)代醫(yī)學研究的一種主要手段[43],所以選擇合適的動物模型與評價指標尤為重要,最好與實際臨床癥狀及病理學改變相關指標相似、重復性好、操作簡單。綜上所述,軟組織損傷目前最常用的是重物擊打致?lián)p模型,與臨床中軟組織被重物打擊后,導致的損傷相近,其造模成功率高、方法簡單、造模時間短等,但打擊的高度、打擊物的重量、打擊次數(shù)存在較大差異,導致模型維持時間癥狀不穩(wěn)定；肌肉拉伸軟組織損傷模型,與臨床中運動性肌肉拉傷相近,造模成功率高、時間短,但造模方法相對其他較復雜,需要電刺激大腿肌肉,使其強制性收縮,同時用一定力拉伸腿部,導致肌肉拉傷；銳性切割軟組織損傷模型,與臨床中軟組織被銳器切割導致的損傷相近,造模成功率高,重復性高。大多慢性軟組織損傷模型建模時間長、成模率低,導致研究慢性軟組織損傷研究的學者較少,但隨著社會的發(fā)展人們對慢性疾病越來越關注,學者應該重視慢性軟組織損傷的研究。此外,目前軟組織損傷研究,較少從分子及基因水平研究損傷的機制,藥物如何影響炎癥因子和生長因子的信息傳遞,而參與調(diào)節(jié)局部炎癥反應、局部組織的修復等過程,這些有可能成為軟組織損傷研究的重點。