بررسي چگونگي تاثير قطع ليگامنت متقاطع قدامي بر ويژگي‌هاي بيومكانيكي و بافت‌شناسي غضروف مفصلي زانو در خرگوش

The effect of anterior cruciate ligament transection on biomechanical and histological properties of knee articular cartilage in rabbit

چكيده مقدمه: ليگامنت متقاطع قدامي (ACL يا Anterior cruciate ligament) يكي از مهم‌ترين عوامل ثبات و كنترل حركت در مفصل زانو مي‌باشد كه آسيب آن عوارض جدي حركتي براي فرد به دنبال دارد. مطالعه حاضر با هدف بررسي اثر قطع كامل اين ليگامنت در زانوي خرگوش بر خواص بافت شناسي و بيومكانيكي غضروف مفصل مبتلا انجام شد. مواد و روش‌ها: 10 سر خرگوش نر بالغ سفيد از نژاد Dutch در دو گروه تقسيم شدند. در گروه جراحي، ليگامنت متقاطع قدامي زانوي چپ حيوان با جراحي قطع شد. اطلاعات بافت شناسي، ويژگي‌هاي بيومكانيكي و ضخامت غضروف فمور و تيبياي زانوي چپ پس از 62 روز از انجام جراحي ثبت شد. در گروه سالم، حيوان در اين مدت تحت هيچ گونه مداخله‌اي قرار نگرفت. مشخصات بيومكانيكي پلاتوي داخلي تيبيا و كنديل داخلي فمور چپ در تست تنش- استراحت (Stress-relaxation) دو فازه (Biphasic) بررسي گرديد. با استفاده از داده‌هاي استخراج شده، حداكثر نيرو، ضريب الاستيك، نيروي تعادلي و ضريب تعادلي محاسبه گرديدند. مقايسه داده‌ها با آزمون Man-Withney U صورت گرفت. براي جلوگيري از خطاي ناشي از انجام تست بيومكانيكي، مطالعه بافت شناسي در پلاتوي خارجي تيبيا و كنديل خارجي فمور انجام شد. يافته‌ها: در گروه جراحي، غضروف مفصلي فمور و تيبياي چپ هر دو تخريب شدند؛ در حالي كه تنها ضخامت غضروف فمور كاهش معني‌داري نسبت به گروه سالم نشان داد (009/0 = P). كليه پارامترهاي بيومكانيكي فمور در گروه جراحي نسبت به گروه سالم كاهش نشان دادند (05/0 > P). تنها استثنا در اين زمينه ضريب تعادلي (Aggregate modulus) بود كه مقدار آن در دو گروه به طور تقريبي يكسان بود. مشخصات بيومكانيكي غضروف تيبيا تفاوت خاصي در دو گروه نشان نداد. نتيجه‎گيري: در 9 هفته اول پس از قطع كامل ليگامنت متقاطع قدامي، در حالي كه شدت تغييرات ساختاري در غضروف مفصلي فمور تا حدودي كمتر از تيبيا است، تغييرات عملكردي اغلب در غضروف فمور مشاهده شد. اما غضروف تيبيا با وجود تخريب قابل ملاحظه، همچنان خواص بيومكانيكي خود را حفظ نمود. تغييرات گزارش شده در اين مقاله مي‌تواند مدرك مضاعفي باشد دال بر اينكه اين مدل حيواني، تغييرات خاص ناشي از استيوآرتريت را به خوبي نشان مي‌دهد. كليد واژه‌ها: قطع ليگامنت متقاطع قدامي، غضروف مفصلي، بيومكانيك، استيوآرتريت ثانويه، خرگوش

Introduction: The anterior cruciate ligament (ACL) is one of the most important factors in knee stability and motion control so that its injuries result in serious movement problems for patients. The present study clarifies the effect of unilateral ACLT on histological and biomechanical properties of articular cartilage of rabbit knee. Materials and Methods: Ten skeletally mature Dutch white male rabbits were divided into 2 groups. In the surgery group, left anterior cruciate ligament was completely transected through midshaft. Histopathological properties, biomechanical charachteristics and thickness of femoral and tibial articular cartilage in left knee measured at 62nd day post surgery. Normal group underwent no intervention in the same period. Biomechanical characteristics of tibial medial plateau and femoral medial condyle studied by means of the ex vivo biphasic stress–relaxation test. Maximal force, elastic modulus, equilibrium force and aggregate modulus were extracted from these data. Data were statistically analyzed via Mann-Whitney U test. To avoid error in histological sample reading, histological study performed on tibial lateral plateau and femoral lateral condyle. Results: In ACLT group, both femoral and tibial cartilages deteriorated. In comparison to normal group, cartilage thickness in ACLT group decreased significantly only in femoral medial condyle (P = 0.009). All biomechanical parameters of femoral condyle were significantly less than normal group (P < 0.05). The only exception was aggregate modulus that was almost the same in both groups. Biomechanical properties of tibial plateau were not statistically different between the two groups. Conclusion: Although the structural deterioration of articular cartilage in femoral condyle was less severe than tibial plateau within the first 9 weeks following complete ACLT, functional deterioration was significant only in femoral condyle. However, tibial plateau saved its biomechanical charachtristics despite significant degeneration. The biomechanical and histological alteration of the rabbit articular cartilage described in present study provides further evidence that this small animal model exhibits changes identical to secondary osteoarthritis. Keywords: Anterior cruciate ligamnet transaction, Articular cartilage, Biomechanics, Secondary osteoarthritis, Rabbit