循环训练模式对兔跟腱末端区组织形态学的影响

循环训练模式对兔跟腱末端区组织形态学的影响
黄昌林;高旺;黄涛;郭振海
【摘要】目的观察循环训练对兔跟腱末端区组织形态学的影响,探讨循环训练对训练性末端病的预防作用.方法 72只日本大耳白兔随机分为正常对照组、跑步训练组、跳跃训练组、循环训练组(n=18),各组于第2、3、4、6、8、10周时随机处死3
只动物,取双侧后足跟腱末端区组织,光镜下观察病理形态学变化,进行病理学评分及统计学分析.结果光镜观察显示,跳跃训练模式下末端区组织腱纤维部分和纤维软骨部分受损严重；跑步训练模式下末端区组织腱纤维部分受损严重,纤维软骨部分受
损较轻；与跳跃训练组及跑步训练组比较,循环训练模式下末端区组织损伤明显减轻.跳跃训练组第2、3、4、6、8、10周时跟腱末端区组织病理学评分分别为
1.17±0.12、
2.19±0.15、
3.23±0.20、
4.66±0.16、4.71±0.18、4.63±0.13,而跑步训练组分别为1.16±0.13、1.15±0.14、2.18±0.12、2.99±0.15、3.98±0.16、4.01±0.12,跳跃训练组病理学评分升高早于跑步训练组,且从第3周起其分值即明
显高于跑步训练组(P＜0.05),两组评分差异主要源于潮线的变化.循环训练组第2、3、4、6、8、10周时跟腱末端区组织病理学评分分别为1.13±0.14、1.16±0.17、1.15±0.13、2.18±0.13、2.17±0.12、2.92±0.11,早期阶段病理学评分与正常对
照组比较无明显差异,在训练晚期(6周以后)评分升高,但其分值低于跳跃训练组及跑步训练组(P＜0.05),且评分改变主要源于腱周组织和潮线的病理学变化.结论循环
训练可以为跟腱末端区组织塑形改建提供充分的修复时间,降低末端区组织受损程度.应用循环训练法不仅可有效预防末端病的发生,还可促进末端区组织的塑形改建,增强其抗损伤能力.%Objective To observe the effect of cyclic training on histomorphology of the terminal structure of rabbit Achilles tendon, and explore its preventive effect on training-based enthesiopathy. Methods
Seventy-two Japanese white rabbits were randomly assigned to four groups: control group, jumping group, running group and cyclic training group, 18 for each. Three rabbits of each group were sacrificed at the 2nd, 3rd, 4th, 6th, 8th and 10th week. The terminal insertion tissues of bilateral Achilles tendons were harvested from these rabbits for observing the pathomorphological changes under light microscope, and pathological scoring and statistical analysis were carried out. Results Light microscopy showed that the tendon fibers and fibrocartilage in the Achilles tendon insertion region were severely damaged in the jumping group, and though the tendon fibers were damaged severely, the injury to the fibrocartilage was comparatively less serious in the running group. The injuries to the tendon fibers and fibrocartilage were milder in the cyclic training group than in the jumping group and running group. In the 2nd, 3rd, 4th, 6th and 8th week, the histopathology score of insertion of Achilles tendon was 1.17 ± 0.12, 2.19 ±0.15, 3.23 ± 0.20, 4.66 ±0.16, 4.71 ± 0.18, 4.63 ± 0.13 respectively in the jumping group, and 1.16 ± 0.13, 1.15 ± 0.14, 2.18 ± 0.12, 2.99 ± 0.15, 3.98 ± 0.16, 4.01 ± 0.12 respectively in the running group. Increase in pathological score appeared earlier in the jumping group than in the running group, and a significant increase began at the 3rd week. The difference in pathological score between the two groups originated mainly from the changes in the tidemark. In the 2nd, 3rd, 4th, 6th, 8th and 10th week, the pathological score of Achilles tendon insertion was 1.13 ± 0.14, 1.16 ± 0.17, 1.15 ± 0.13, 2.18 ±0.13, 2.17 ± 0.12, 2.92 ± 0.11 respectively in the cyclic training group, and they showed no significant changes as
compared with control group at the early stage, but there was an increase at the late stage of the training (6 weeks later), however the score values were lower than those in the jumping group and running group. These changes in score were originated mainly from pathological changes in the paratenon and tidemark. Conclusions Jumping training could lead to severe injury to the fiber tissue and fibrocartilage, while running training might result in severe injury toAchilles tendon insertion structure and lighter injury to the fibrocartilage part. Cyclic training model provides sufficient time for repair and reconstruction of Achilles tendon insertion structure, and decrease the severity of the injury to Achilles tendon insertion region. Therefore, use of cyclic training could not only effectively prevent training-based enthesiopathy, but also accelerate the remodeling of the tissue in the insertion region, thus strengthen the repair ability of Achilles tendon against injury.
【期刊名称】《解放军医学杂志》
【年(卷),期】2012(037)005
【总页数】4页(P515-518)
【关键词】末端病;跟腱;循环训练
【作者】黄昌林;高旺;黄涛;郭振海
【作者单位】471031河南洛阳解放军150医院全军军事训练医学研究
所;471031河南洛阳解放军150医院全军军事训练医学研究所;471031河南洛阳
解放军150医院全军军事训练医学研究所;471031河南洛阳解放军150医院全军军事训练医学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R821.53
肌腱或韧带在骨上附着点的结构即末端区，又称附着部或附丽区，由肌腱、纤维软骨、钙化软骨和骨四部分组成。

由军事(体育)训练引起的末端区退变性病变称为训练性末端病，往往是由于训练计划、训练方法不科学所致。

据统计训练性末端病在士兵及运动员中具有很高的发生率，是造成部队非战斗减员及影响运动员成绩的主要软组织劳损之一[1]，且后遗伤害颇为严重，一旦发展至晚期，临床治疗和康复
都比较困难。

因此，预防训练性末端病的发生是一个重要的研究课题[2]。

本实验
通过观察循环训练模式对兔跟腱末端区组织病理学形态改变以及末端病发生情况的影响，探讨循环训练对训练性末端病的预防作用。

1 材料与方法
1.1 动物来源及分组健康8月龄日本大耳白兔72只，由解放军150医院实验动
物中心提供，雌雄不限，体重1.5～2.0kg，随机分为正常对照组、跑步训练组、
跳跃训练组、循环训练组，每组18只，各组动物在同一条件下分笼饲养。

1.2 训练模式①跳跃训练：将实验兔放入高电压(15kV)、低电流(10～20m A)脉
冲电刺激笼，刺激时间0.4s/次，以10次/m in的频率连续刺激使兔在笼中主动
跳跃奔跑(平均每分钟跳跃30次)，刺激20m in后休息10m in，然后再刺激
20m in；②跑步训练：以20m/m in速度在动物跑台上进行跑步训练(坡度0°，
平均每分钟跑30步)，20m in后休息10m in，然后再训练20min；③循环训练：电击跳跃20m in后休息10m in，然后再跑步训练20m in。

以上各组每天训练1
次，每周训练6d，共10周。

正常对照组自由活动，不加任何干预措施。

1.3 取材各组分别于第2、3、4、6、8、10周时采用耳缘静脉空气栓塞法随机处死3只动物，取双侧后足跟腱末端区组织。

1.4 观察指标
1.4.1 组织病理学变化对末端区组织进行固定，脱钙，包埋，切片，HE染色，光
镜下观察其病理学变化。

1.4.2 组织病理学评分采用标准五分法对末端区组织进行病理学评分，以便于统计学分析及科学判断末端区组织受损情况。

具体方法如下：光镜下(×100)每张切片
随机选取5个视野，观察末端区腱周组织、腱纤维、潮线等的病理学变化并按标
准予以评分，取5个视野的平均分值作为标本得分。

评分分级标准为：跟腱纤维
呈波浪状排列，潮线呈光滑弧形，腱周组织无水肿(Ⅰ级)，1分；腱纤维排列稍紊乱，潮线弧度稍有变化，腱围轻度水肿、增厚(Ⅱ级)，2分；腱纤维玻璃样变性，
潮线呈“齿状”涨潮，腱周组织少量炎性细胞浸润(Ⅲ级)，3分；腱纤维部分断裂，潮线呈“火焰状”涨潮，腱周大量炎性细胞浸润，血管扩张(Ⅳ级)，4分；腱纤维
区软骨细胞增生呈串状排列或腱内钙化，潮线断裂、封闭，腱围纤维化(Ⅴ级)，5分。

1.5 统计学处理采用SPSS 15.0软件进行统计学分析，数据结果以±s表示，组间比较采用方差分析，进一步两两比较采用LSD-t检验。

P＜0.05为差异有统计学
意义。

2 结果
2.1 末端区组织病理学变化 HE染色光镜下观察，跳跃训练组3周时潮线弧度稍有变化，腱周组织轻度水肿、增厚，腱纤维无明显变化；4周时腱纤维排列稍紊乱，潮线呈“齿状”涨潮，腱周组织少量炎性细胞浸润；6周、8周时腱纤维玻璃样变性，部分断裂，潮线呈“火焰状”涨潮，腱周组织大量炎性细胞浸润；10周时腱
纤维区软骨细胞增生呈串状排列或腱内钙化，潮线断裂、封闭，腱围纤维化。

跑步训练组3周时腱周组织轻度水肿，腱纤维、潮线无明显变化；4周时腱周组织少量炎性细胞浸润，腱纤维、潮线无明显变化；6周时腱纤维排列稍紊乱，潮线弧度稍有变化，腱周组织大量炎性细胞浸润；8周时潮线呈“齿状”涨潮，腱周大量炎性细胞浸润，血管扩张；10周时腱纤维部分断裂，潮线呈“火焰状”涨潮。

循环训
练组3周、4周时仅出现腱周组织水肿、炎性细胞浸润，腱纤维、潮线无明显变化；6周、8周时潮线弧度稍有变化；10周时腱纤维排列稍紊乱，潮线呈“齿状”涨
潮(图1)。

2.2 病理学评分结果跳跃训练组第3、4、6、8、10周跟腱末端区组织病理学评
分显著高于正常对照组(P＜0.05)。

跑步训练组第4、6、8、10周末端区组织病理学评分高于正常对照组(P＜0.05)，但从第3周起其评分低于跳跃训练组。

循环训
练组第2、3、4周时的病理学评分与正常对照组比较差异无统计学意义(P＞0.05)，第6、8、10周时高于正常对照组(P＜0.05)，但明显低于同时间段的跑步训练组
和跳跃训练组(P＜0.05，表1)。

图1 兔跟腱末端区组织形态学观察(HE ×100)Fig. 1 Histomorphologic observation of the term inal region of rabbits' Achilles tendon (HE ×100)A
－B. Level Ⅰ, wavily arranged tendon fibers, the tidemark appeared to be a smooth arc; C－D. Level Ⅱ, slig htly disordered tendon fibers, the curvature of the tidemark changed slightly; E. Level Ⅲ, the heaving tidemark assumed as dentation; F－G. Level Ⅳ, a large number of inflammatory cells infiltrated around the tendon fibers, partial tendon fibers ruptured; H. Level Ⅴ, hyperplastic chondrocytes around tendon fibers, in a string-like arrangement
表1 各组动物跟腱末端区组织病理学评分(±s)Tab. 1 HP score of terminal
region of rabbits' achilles tendon (±s)(1)P＜0.05 compared with control group; (2)P＜0.05 compared with jumping group; (3)P＜0.05 compared with running groupGroup 10 Control group 1.10±0.11 1.14±0.12 1.13±0.15 1.15±0.13 1.12±0.10 1.17±0.15 Jumping group 1.17±0.12 2.19±0.15(1) 3.23±0.20(1) 4.66±0.16(1) 4.71±0.18(1) 4.63±0.13(1)Running group
1.16±0.13 1.15±0.14(2)
2.18±0.12(1)(2) 2.99±0.15(1)(2)
3.98±0.16(1)(2)
4.01±0.12(1)(2)Cyclic training group 1.13±0.14 1.16±0.17 1.15±0.13
2.18±0.13(1)(2)(3) 2.17±0.12(1)(2)(3) 2.92±0.11(1)(2)(3)Training
time(week)2 3 4 6 8
3 讨论
3.1 不同训练模式下末端区组织的病理学变化末端区位于肌腱止点腱骨移行处，由肌腱、纤维软骨、钙化软骨和骨四部分组成。

肌腱中平行波浪状规则排列的腱纤维进入末端区后相互交织成束，称为Sharpey纤维，Sharpey纤维之间可见大量软骨陷窝，向远端依次移行为纤维软骨区、钙化软骨区、跟骨。

纤维软骨区与钙化软骨区之间分界明显，其平滑的蓝染曲线即为潮线。

末端区周围的疏松结缔组织为腱周组织。

有研究表明，末端区组织在应力作用下会发生塑形改建以适应相应的应力作用，但塑形改建有一定限度，且存在结构薄弱期，如果在塑形结构薄弱期没有充分的缓冲修复时间，将导致塑形改建失代偿，从而发生末端病[3]。

末端区组织腱纤维部分紊乱断裂的实质是塑形改建失代偿；潮线涨潮为纤维软骨区的不同步钙化所致，其实质是末端区组织纤维软骨部分在应力作用下发生的塑形改建；潮线的断裂、封闭是纤维软骨部分塑形改建失代偿所致。

本实验结果显示：跑步训练组和跳跃训练组在实验中早期即出现腱纤维排列紊乱、断裂，潮线涨潮等，其原因可能为长期、反复、单一训练负荷使末端区组织在塑形改建结构薄弱期未能得到充分缓冲修复，导致塑形改建失代偿；循环训练组在晚期才出现涨潮现象而腱纤维部分无明
显变化，可能与交替循环的训练模式使末端区组织得到充分的缓冲修复时间有关。

3.2 末端区组织损伤病理学评分分级采用标准五分法对末端区组织进行病理学评
分分级可以更科学地判断末端区组织的受损情况。

本实验结果显示，跳跃训练组第3周时病理学评分即升高，早于跑步训练组且分值较高，两组评分差异多源于潮线的变化；循环训练组早期阶段病理学评分无明显变化，在训练晚期略有升高但低于跳跃训练组及跑步训练组，且评分改变主要源于腱周组织和潮线的病理学变化。

以上结果表明：跳跃训练模式下末端区组织腱纤维部分和纤维软骨部分受损严重；跑步训练模式下末端区组织腱纤维部分受损严重，纤维软骨部分受损较轻；循环训练模式下末端区组织受损较轻。

本研究证实：跳跃训练以短时间内重复性高强度刺激为主，在反复较大局部应力作用下，末端区腱纤维及纤维软骨区因剧烈牵拉作用而直接损伤；跑步训练组以耐力性训练为主，长时间较快速度的跑步训练中，腱与腱周之间摩擦增加，局部毛细血管因受剪切力剪切和张力牵拉而产生变形，使血管口径明显变窄，血管内皮细胞受损，血液淤滞在局部，循环血量明显下降[4-7]，末
端区组织特别是腱纤维部分因缺血、缺氧而间接受损；循环训练以上述两种模式交替训练，使末端区组织病损评分明显低于单一训练组，其原因是末端区各部分组织在不同载荷条件下得到了充分的缓冲修复时间，从而延缓了组织受损并减轻了其损伤程度。

3.3 循环训练模式对军事训练的指导意义训练性末端病往往是由于训练计划和训
练方法欠科学所致，因此如何科学施训、有效预防军事体能训练所致末端病具有重要意义。

本实验结果显示，不同训练模式对末端区组织损伤和塑形改建的影响不同，循环训练不仅可以有效预防末端病的发生，还能促进其塑形改建，强化其功能和提高抗损伤能力。

本研究结果提示在军事体能训练过程中应强化循环训练意识，从训练模式、训练强度、训练时间等多方面进行综合循环，在保证高质量完成训练任务的前提下，积极有效地预防末端病及其他军训伤的发生。

【参考文献】
[1] 黄昌林, 张智慧, 黄涛, 等. 陆军士兵基础训练所致非骨性特殊伤型的发现与伤因分析[J]. 解放军医学杂志, 1999, 24(3)∶229-230.
[2] 黄昌林, 王炳南, 黄涛, 等. 骨应力性塑形改建的研究及其对新兵基础训练的指导意义[J]. 解放军医学杂志, 1994, 19(3)∶194-198.
[3] 黄昌林, 张建党, 薛刚, 等. 不同训练模式对跟腱组织结构影响的实验研究及其对军事训练的指导意义[J]. 解放军医学杂志, 2004, 29(4)∶ 292-294.
[4] Messner K, Wei Y, Andersson B, et al. Rat model of Achilles tendon disorder. A pilot study[J]. Cells Tissues Organs, 1999,165(1)∶ 30-39. [5] Merkel KH, Hess H, Kunz M. Insertion tendopathy in athletes.A light microscopic , histochemical and electron m icroscopic examination[J]. Pathol Res Pract, 1982, 173(3)∶ 303-309.
[6] Rufai A, Benjam in M, Ralphs JR. Development and ageing of phenotypically distinct fibrocartilage associated with the rat Achilles tendon[J]. Anat Embryol (Berl),1992, 186(6)∶ 611-618.
[7] Ralphs JR, Benjamin M, Waggett AD, et al. Regional differences in cell shape and gap junction expression in rat Achilles tendon∶relation to fibrocartilage differentiation[J]. J Anat, 1998, 193(Pt 2)∶ 215-222.。