研究背景：
跟腱病在人群中日益常見，其發(fā)病機(jī)制尚不明晰，現(xiàn)有研究多為體外實(shí)驗(yàn)，體內(nèi)研究有限，且缺乏有效診斷方法。本研究旨在探究跑步后跟腱膠原蛋白的體內(nèi)變化，明確跟腱病的發(fā)病機(jī)制，并開發(fā)新的成像診斷方法。

中山大學(xué)附屬第五醫(yī)院李旸研究員、李紹林教授、李曼研究員團(tuán)隊(duì)合作在《Science Advances》發(fā)表文章“Collagen denaturation in post-run Achilles tendons and Achilles tendinopathy: In vivo mechanophysiology and magnetic resonance imaging”，為我們理解和檢測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)跟腱膠原纖維和分子結(jié)構(gòu)的影響提供了新的視角和關(guān)鍵證據(jù)。 論文探究了跑步后跟腱膠原蛋白變性與跟腱病的關(guān)系，為跟腱病的診療提供了新方向。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
用不同跑步方案處理大鼠，檢測(cè)跟腱變化；構(gòu)建小鼠跟腱損傷模型，用探針檢測(cè)體內(nèi)膠原蛋白變性，開發(fā)對(duì)比劑進(jìn)行MRI成像。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
1,  體內(nèi)膠原蛋白變性：體外實(shí)驗(yàn)顯示機(jī)械加載可使膠原蛋白變性；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)動(dòng)時(shí)跟腱膠原蛋白分子未展開，運(yùn)動(dòng)后12小時(shí)變性增加，7天恢復(fù)，與MMPs濃度相關(guān)。

 
2,  膠原纖維組織恢復(fù)：運(yùn)動(dòng)后膠原纖維紊亂，2 - 7天逐漸恢復(fù)正常排列。


 3,   細(xì)胞形態(tài)和基因表達(dá)改變：跟腱細(xì)胞形態(tài)在運(yùn)動(dòng)后改變，MMPs和α - SMA表達(dá)上調(diào)，基因表達(dá)變化涉及多種生物過程。


 4,  長期跑步的影響：長期跑步使大鼠跟腱變性膠原蛋白積累，出現(xiàn)跟腱病特征。 


 5,  體內(nèi)檢測(cè)和MRI成像：CHP能在體內(nèi)靶向變性膠原蛋白，Gd - Cy5 - CHP對(duì)比劑可實(shí)現(xiàn)跟腱損傷的MRI成像。

 
實(shí)驗(yàn)中使用跑步訓(xùn)練設(shè)備：
一次性跑步機(jī)跑步實(shí)驗(yàn)：
30只SD大鼠隨機(jī)分為五組（每組n = 6）：運(yùn)動(dòng)后0小時(shí)組、運(yùn)動(dòng)后0小時(shí)（3小時(shí)跑步）組、運(yùn)動(dòng)后12小時(shí)組、運(yùn)動(dòng)后7天組和籠養(yǎng)對(duì)照組。除運(yùn)動(dòng)后0小時(shí)（3小時(shí)跑步）組的大鼠在跑步機(jī)上以相同速度跑3小時(shí)外，其他跑步組的大鼠均在跑步機(jī)（KW-PT，南京卡爾文生物科技有限公司）上以10°坡度、20m/min的速度跑1小時(shí)。跑步前，大鼠先以12 - 20m/min的速度逐漸增加進(jìn)行10分鐘的適應(yīng)性訓(xùn)練。跑步過程中，通過氣流和跑步機(jī)后部的輕微電刺激促使大鼠持續(xù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)全程使用氣流催促所有大鼠跑步。對(duì)于跑離皮帶的大鼠，在跑步機(jī)后端施加輕微電刺激使其返回跑步。在運(yùn)動(dòng)后0小時(shí)（立即）、12小時(shí)或7天，對(duì)大鼠實(shí)施安樂死并采集跟腱（圖1D以及表S1和S2）。籠養(yǎng)對(duì)照組的大鼠在整個(gè)研究期間保持正�；顒�(dòng)，不進(jìn)行跑步，與運(yùn)動(dòng)后12小時(shí)組的大鼠同時(shí)安樂死。為更好地觀察跑步后休息階段跟腱的變化，將16只SD大鼠分為四組（每組n = 4）：運(yùn)動(dòng)后12小時(shí)組、運(yùn)動(dòng)后2天組、運(yùn)動(dòng)后4天組和運(yùn)動(dòng)后7天組。

長期跑步機(jī)跑步實(shí)驗(yàn)：
20只動(dòng)物隨機(jī)分為四組（每組n = 5）：4周跑步組、12周跑步組、4周對(duì)照組和12周對(duì)照組。跑步組的大鼠每周5天、每天在10°坡度的跑步機(jī)上跑1小時(shí)，持續(xù)4周或12周。在第1周，跑步的時(shí)長和速度逐漸增加，直至大鼠能夠以17m/min的速度跑1小時(shí)（表S5）。從第2周起，速度設(shè)定為20m/min�；\養(yǎng)對(duì)照組的大鼠在整個(gè)研究期間保持正常的籠內(nèi)活動(dòng)。在第4周或12周結(jié)束后，對(duì)跑步組和對(duì)照組的大鼠實(shí)施安樂死并采集跟腱（圖5A）。為盡量減少跑步的即時(shí)影響，所有大鼠在跑步組完成最后1小時(shí)跑步訓(xùn)練的24小時(shí)后同時(shí)安樂死。

研究結(jié)論：
運(yùn)動(dòng)后膠原蛋白變性可能是組織修復(fù)的一種機(jī)制，而非機(jī)械損傷的直接結(jié)果；長期疲勞加載會(huì)導(dǎo)致跟腱病，跟腱病可能并非由機(jī)械誘導(dǎo)的膠原蛋白變性引發(fā)，運(yùn)動(dòng)后膠原蛋白變性與蛋白酶介導(dǎo)的降解和重塑有關(guān)；開發(fā)的對(duì)比劑為跟腱病診斷帶來新方法。

論文信息：
Collagen denaturation in post-run Achilles tendons and Achilles tendinopathy: In vivo mechanophysiology and magnetic resonance imaging
Yijie Fang*†, Dantian Zhu†, Jingyue Wei†, Lei Qian†, Rongmao Qiu , Taoyu Jia , Kui Huang, Suwen Zhao, Jun Ouyang, Man Li*, Shaolin Li*, Yang Li*
Sci. Adv. 10, eado2015 (2024).
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado2015