Abstract:
The cruciate ligaments contain mechanoreceptors which putatively contribute to knee
function and dysfunction. However, the interpretation of studies showing neural responses
to traction loads applied to the cat cranial cruciate ligament (CCL analogous to the
anterior cruciate ligament in humans) depends upon demonstrating that non-CCL periarticular
receptors are not stimulated. We assessed the capability to rigidly fix the knee against
traction loads applied to the feline CCL. The tibia and femur were fixed either with
clamps or Steinmann pins. Motion of the bones was monitored with liquid metal strain
gages (LMSG) and the activity of the posterior articular nerve (PAN) was recorded
while traction loads of up to 20 - 30 N were applied to the CCL. Joint afferents recorded
from the PAN were insensitive to the CCL loads in the rigidly fixed preparation. Motion
of the proximal tibia and distal femur was less than 100 micrometers for both methods
of fixation, with neither method demonstrating more rigid fixation. In contrast, we
observed vigorous discharges with focused light pressure on the capsule and under
conditions allowing 200 - 500 micrometers of tibial displacement on the femur. This
suggests that clinically undetectable instability may give rise to aberrant mechanoreceptor
activity contributing to dysfunction.
Zusammenfassung:
Die Kreuzbänder enthalten Mechanorezeptoren, welche vermutlich zur Funktion oder Fehlfunktion
des Knies beitragen. Die Interpretation von Untersuchungen, welche Nervenreaktionen
auf Zugbelastung des kranialen Kreuzbandes (CCL) von Katzen belegen (CCL: ähnlich
dem menschlichen anterioren Kreuzband), ist davon abhängig, ob gezeigt werden kann,
daß CCL-fremde periartikuläre Rezeptoren nicht stimuliert werden. Wir untersuchten,
ob die durch Zugbelastung des CCL hervorgerufene Aktivität von CCL-fremden Mechanorezeptoren
unterbunden wird, indem Tibia und Femur fest fixiert werden. Tibia und Femur wurden
wahlweise mit Pins oder Klammern fixiert. Die Knochenbewegung wurde mit Flüssigmetall-Sensoren
(Liquid Metal Strain Gage) bestimmt. Bei einer Zugbelastung des CCL von 20 - 30 N
wurde die Aktivität des posterioren Artikular Nerven (PAN) gemessen. Afferente Nervenfasern
des Gelenks sind unempfindlich gegenüber der CCL-Zugbelastung in der fest fixierten
Versuchsanordnung. Bei beiden Fixationsmethoden bewegten sich die proximale Tibia
und der distale Femur weniger als 100 Micrometer, wobei keine der beiden Fixationsmethoden
eine steifere Fixation aufwies. Im Gegensatz hierzu stellten wir eine erhebliche Entladung
unter folgenden Umständen fest: Bei leichtem, fokussiertem Druck auf die Gelenkkapsel
sowie unter Bedingungen, welche 200 - 500 Micrometer Bewegung zwischen Tibia und Femur
zuließen. Man kann daher vermuten, daß klinisch nicht erkennbare Instabilität eine
abnormale Mechanorezeptoraktivität verursacht, welche zu einer Fehlfunktion beitragen
kann.
