脉冲电磁场对软骨代谢与软骨下骨重建的影响

节选自中华医学电子音像出版社出版、中华医学会编者、岳寿伟和何成奇老师主编的《 物理医学与康复学进展【2015-2018】 》“第七章 肌肉骨骼康复进展”之“第五节 骨关节炎康复研究进展”。

骨关节炎（osteoarthritis，OA）是一种以关节软骨变性、破坏，软骨下骨重建异常，关节边缘骨质增生及滑膜炎症为主要病理特征的慢性退行性关节病。该病好发于 50 岁以上人群，女性高发于男性。2015年1月至今，OA的康复治疗有了较深入的探索，在基础机制与临床应用研究中取得了积极研究成果。

一、基础研究进展

（一）运动疗法对软骨代谢与软骨下骨重建的影响

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（二）物理因子对软骨代谢与软骨下骨重建的影响

1、治疗性超声

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2、脉冲电磁场

（1）对软骨与软骨下骨的影响∶

Yang等观察了脉冲电磁场（pulsed electromagnetic fields， PEMF）对大鼠不同时期膝OA关节软骨及软骨下骨的影响。75只SD大鼠随机分为早期组、中期组和晚期组。每组又分为PEMF组、OA 模型组和对照组。OA模型组和PEMF组大鼠接受乙酸钠造模。PEMF干预参数设置为频率75Hz，强度1.6mT，每天2小时，共4周。各组大鼠在干预后，进行显微CT扫描、甲苯胺蓝染色和ELISA分析。结果显示，与OA模型组相比，早中期进行PEMF干预能够更为有效地保护软骨结构，延缓软骨下骨重建，而晚期干预效果并不理想，PEMF修复作用主要通过增加骨和软骨合成，抑制骨与软骨分解实现，因此PEMF对大鼠早期膝OA软骨下骨微观结构和软骨退化有一定的保护作用。

（2）脉冲电磁场参数优效性研究：

谢薇等比较了2种不同场强的PEMF对大鼠膝OA软骨和软骨下骨结构的影响。40只成年雄性SD大鼠随机分为4组∶ 0.8mT PEMF组、1.6mT PEMF组、OA组和正常对照组。2个PEMF组及OA组大鼠右膝关节接受0.2mg碘乙酸钠注射，建立OA模型。4周后，2个PEMF组接受频率为75Hz，0.8mT或1.6mT，每天2小时，4周的PEMF治疗。采用甲苯胺蓝染色OARSI评分和显微CT扫描分析软骨和软骨下骨结构。结果显示，与OA模型组相比，2个场强的PEMF干预均保护了软骨与软骨下骨结构，病理组织切片发现软骨表层均相对完整，轻度纤维化，潮线清晰，显微CT显示软骨下骨骨小梁数、厚度及体积分数均显著升高，但2个场强的OARSI评分及软骨下骨参数分析无明显差异。

（3）潜在信号调控机制：

Yang等探索了PEMF改善大鼠膝OA软骨下骨的机制。72只SD大鼠随机分为OA组、PEMF组和对照组。OA组和PEMF组大鼠接受碘乙酸钠造模。PEMF干预参数为频率75Hz，强度1.6mT，每天2小时，共4周。各组大鼠膝关节在干预后进行显微CT扫描、RT-PCR和免疫组织化学检测。结果显示，与OA组相比，PEMF干预显著增加了软骨下骨骨小梁的体积分数、厚度及数量，降低了骨微结构之间空隙，免疫组织化学与RT-PCR结果均揭示PEMF可上调 Wnt3a、β-catenin和OPG的基因表达，但未发现LRP5和RANKL基因与蛋白水平的变化，因此，认为PEMF可能通过调控Wnt/β-catenin与OPG/RANKL/RANK信号通路保护大鼠膝OA软骨下骨。

Zhou等观察了PEMF对大鼠膝OA软骨退变的修复作用，并探索了软骨修复作用可能的生物学机制。30只大鼠行前交叉韧带切除术后被随机分入假手术组、手术组及 PEMF治疗组，PEMF干预参数为频率20Hz，强度8mT，每天40分钟，共12周。取样后进行病理组织切片观察软骨形态，分析尿样中胶原降解产物CTX-Ⅱ，运用ELISA 及RT-PCR法检测ERK1、c-Jun、p38、MMP-13、MMP-3 表达。结果显示，相比手术组，PEMF 明显降低了尿液中CTX-Ⅱ水平，保护了软骨结构， PEMF 显著降低了Mankin关节评分，下调了MMP-3的表达水平。尽管相比手术组，PEMF不能显著下调ERK1、c-Jun、p38、MMP-13的表达，但PEMF保护软骨的调控机制仍与下调软骨分解代谢因子MMP-3水平相关，可能通过抑制MAPK信号通路实现。

参考文献：