生态位角度分析前交叉韧带损伤的预防意义

宋丹彤，石慧生

（1.北京宏志中学,北京 100010；2.中国中医科学院望京医院，北京 100102）

1 解剖及流行病学概述

前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）是维持人体膝关节稳定的重要装置。膝关节的前向与前外向的旋转稳定和前交叉韧带的完整性有密切的关系。人体前交叉韧带在解剖学上包括前内束和后外束两部分，起自股骨外髁内侧面后部，从后向前穿过关节腔止于股骨外髁内侧面后部，其横截面近似卵圆形，平均长度约31～38mm。当膝关节处于伸直位时，后外束紧张，处于90°屈曲位时前内束紧张，后外束近似水平。组织学上来讲，前交叉韧带表面被滑膜组织包裹，Ⅰ型胶原约占70%～80%，决定了它的弹性功能。ACL的营养主要源自于关节滑液及滑膜，本身并无血管组织[1]，所以ACL损伤后无法再次正常愈合为正常张力组织，必须通过外科手术重建才能达到治疗目的。ACL的神经感觉主要源自于胫神经分布于韧带表面滑膜的分支，分配的神经末梢有限，故大部分患者在ACL断裂后并无明显疼痛症状，以致于病情延误，导致并发症的出现。而且重建术后无法完全恢复本体神经感觉，这也导致了康复难度增加。

根据现有文献报道，ACL损伤在美国的的发病率约为3/10000，这一数据在滑雪和足球运动爱好者之中每年的发病比例分别是7/10000和6/10000，明显高于普通发病人群[2-3]。据北医三院运动医学研究所敖英芳教授等人[4]对我国1991年～1993年的6810名运动员进行的调查研究，我国运动员中ACL损伤发病率约47/10000，其中约34.4%的损伤集中于摔跤、足球、武术等竞技性运动中。王健教授等人[5]对1992年～2000年北医三院住院接受ACL重建手术的患者进行统计，发现在总例数437例中非运动员组为262例，非运动员组中211例属于运动损伤，约88.4%的损伤发生于足球、篮球等竞技运动。对我国普通人群的发病率，尚无有效数据支持。但是从上述数据可以得出:竞技性运动是ACL损伤的危险因素之一。德国柏林自由大学附属Rudolf-Virchow医院曾经进行的一项统计研究表明足球和滑雪运动中ACL损伤的风险较高[6]。Cerulli等[7]曾对300名业余足球运动员进行随访发现2年内的ACL损伤发病率约为23%。

从以上数据可以得出:非接触式ACL损伤和患者的运动方式有很大的关系，普通人群中约88.4%发生于竞技运动。美国人中，竞技运动爱好者的发病率约为普通人群的2倍，可以确定这样一个结论:从事竞技运动会显著提高ACL的损伤率，换句话说，避免竞技运动会显著降低ACL的损伤风险。

2 生态位的概念

生态位（niche）最早被提出是在20世纪初期，其核心内容强调了不同物种在生态圈中处在不同的的生态位，每个生态位由多种不同的生态因子集合决定，强调物种在系统组织结构中的功能角色，尤其是在食物网中的位置关系。经过100多年的发展，它的目的是通过挖掘定位生态位概念的合适水平的一般原则，研究更好使用生态位概念的普适论点，并通过生态位的最终目标进行评价。生态位具备物种生存所需要的所有资源条件，适宜某一优势物种优先生存，并且只有生活在适当环境中的物种才能有效地利用资源[8]。通俗来讲，在生态系统中每个物种都处于一个特定的生态位，在这个生态位中提供了适合该物种生存所需要的一切必要条件，包括环境、食物网、资源等。而物种自身的进化也会顺应生态位的演变趋势。自然选择一定意义上也是生态位演变的结果。人类也不例外，在漫长的进化历程中，从猿到类人猿再到直立行走直至到现在的智人，人类所处的生态位也随之不断改变和完善，进化让人类智力不断进步，脑容量不断增加。与之相对的，那些对于人类来说不再是必须的因素也相继被淘汰或者弱化。

哺乳动物[9]是对全身被毛、运动快速、恒温胎生、体内有膈的脊椎动物统称，是现存躯体结构、功能行为最为复杂的最高级动物类群。在哺乳动物共有的生物学特征中，除了胎生以外其最大的特征莫过于其强大的运动能力。其中大部分仍然以四肢运动为主，而且功能结构也有很大的相似性。也就是说大部分依靠四肢运动捕食的哺乳动物有着类似的运动结构。但各种属间同一结构也有很大差异性，比如像猴子、猫、狮子等这些生存对四肢强度有很大依赖性的动物而言，它自身的运动结构强度就相对高一些。

3 讨论

就ACL而言，智人所在的生态位决定了人类的捕食生存不必依靠矫健的四肢，所以其强度在“用进废退”的生态位选择过程中这部分功能被自然“忽视”，取而代之更大的脑容量。而其他动物由于生存的原因，这部分功能会越发强大，以适应生态位的变化。国外有研究者研究了猫科动物和人类ACL强度差异，得出结论:智人和猫科动物在同样体重比例下其弹性收缩率比例分别为25%和45%，也就是说猫科动物的ACL结构强度是智人的1.8倍[10]。从这个层面而言，人类ACL在竞技性运动中损伤率较高是因为人类ACL强度弱于其他生存中依赖四肢的动物。简而言之，在生态位的选择过程中，人类的捕食生存对四肢强度的依赖性减弱，现有的四肢结构强度仅仅适应于现在的生产生活需求，当人类的活动超过现有结构所能承载的负荷之时即容易发生结构损伤。

4 小结

生态位发展的意义是让特有的生物种群更好的适应生存环境，生态位的因素构成为生态位本身的稳定性服务。智人在进化的过程中，其肢体强度因捕食需求而逐渐弱化，取而代之更大的脑容量。当人类参加竞技性运动时，现有的肢体结构强度可能受到挑战而达到负荷导致损伤发生。目前，很多人主张ACL损伤的预防，就生物学进化层次而言，损伤的根本原因是人类运动结构在进化历程中被弱化，故参加超过现有结构承载力度的运动都可能导致损伤的发生。一定意义上而言，预防并不能有效的降低ACL的损伤率，唯一有效的办法即避免可能引起人体结构负载的竞技性运动。