軟骨保護劑對原發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎影響的實驗研究.pdf

1、原發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)是一種以關(guān)節(jié)軟骨丟失為主要特征的骨關(guān)節(jié)進行性的退變,為中老年最常見的疾病,50歲以上人群的發(fā)病率在50％以上。OA的臨床癥狀主要為關(guān)節(jié)的疼痛、僵直、關(guān)節(jié)功能減退、活動能力降低和肌無力。隨著OA病情的發(fā)展,患者的生活質(zhì)量將不斷下降,同時也給社會的醫(yī)療、福利保障體系帶來負擔。OA的預防和治療越來越受到人們的關(guān)注。目前治療OA的原則是:1)緩解疾病的癥狀,2)控制疾病的發(fā)展,并且3)在減輕疼

2、痛和恢復功能的同時,避免不良反應。
　　 治療OA的藥物主要有止痛劑和非甾體抗炎藥(NSAIDs)。雖然這些藥物可以改善OA的癥狀,但同時,它們能引起嚴重的消化道和心血管系統(tǒng)的不良反應,而且對防止軟骨結(jié)構(gòu)的改變并無作用。OA更需要一種“標本兼顧”的治療方法。為此,軟骨保護劑,特別是硫酸氨基葡萄糖(Glucosamine sulfate,GS)和硫酸軟骨素(Chondroitin sulfate,CS)被廣泛地運用到OA的預防和治

3、療中。作為軟骨的組成成分,GS和CS可以通過影響軟骨細胞外基質(zhì)(Extracelluar matrix,ECM)中膠原和蛋白多糖(Proteoglycan,PG)的合成,調(diào)控炎癥通路,繼而發(fā)揮抑制軟骨退變的作用。
　　 在歐洲GS和CS被作為處方藥,可以單獨或聯(lián)合使用,而在美國它們僅作為營養(yǎng)補充劑,可以在市場上自由銷售。造成這兩種不同用途和管理方式的原因可能與經(jīng)過20多年的研究,結(jié)果仍無定論有關(guān)。GS和CS的臨床試驗多采用隨機、

4、雙盲、安慰劑對照的方法,雖然已經(jīng)獲得了許多有說服力的證據(jù),證明GS和CS具有緩解疼痛和改善骨關(guān)節(jié)功能的作用,但在試驗中,往往以患者的自我評價作為觀察終點,勢必給試驗結(jié)果有效和無效的判斷帶來困難。體外試驗也顯示,GS和CS可以影響軟骨復雜的生物代謝因子,其中包括與軟骨結(jié)構(gòu)和炎癥通路有關(guān)的蛋白水解酶,細胞因子及其受體,使之發(fā)揮保護軟骨組織的作用。但在體外試驗中使用的GS和CS的濃度大大超過了人體通?？诜?用于臨床治療OA或營養(yǎng)補充時的劑量

5、。將體外試驗的結(jié)果外推到人,仍有很大的差距。
　　 目前,利用OA的動物模型來評價GS和CS效果的報道很有限,而臨床研究仍缺乏敏感性強且特異的診斷手段,可供體外試驗的患病組織又不容易獲取,因此對于OA的研究,動物試驗還是十分有價值的。在評價對于OA癥狀和軟骨結(jié)構(gòu)都可能有作用的軟骨保護劑時,尋找和了解與人類OA發(fā)生相似的動物模型和動物品系十分重要。為了給GS和CS的研究提供更多有價值的數(shù)據(jù),本研究分別采用了不同的炎癥、疼痛和自發(fā)O

6、A動物模型,就GS、CS和兩者聯(lián)合使用對緩解OA癥狀和維持軟骨結(jié)構(gòu)的作用進行了探討。
　　 在抗炎試驗中:經(jīng)過30天的經(jīng)口給藥,無論是GS組(1g/kg.BWGS),CS組(0.5g/kg.BWCS)還是兩者的聯(lián)合使用組(1g/kg.BWGS+0.5g/kg.BWCS)都能快速地減輕由二甲苯引起的小鼠誘導4h后的耳朵腫脹,以及由酵母引起的大鼠誘導1h,6h,24h和72h后的足跖腫脹,與對照組相比差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.001

7、)。試驗結(jié)果提示:GS和CS可以通過調(diào)控炎癥通路來抑制動物急性和亞急性的炎癥反應。
　　 在鎮(zhèn)痛試驗中,采用與抗炎試驗相同的實驗劑量和處理方法后,與對照組相比,GS組、CS組和聯(lián)合使用組都能延長55℃熱板試驗中小鼠舔后足跖的痛反應時間,減少由醋酸誘導后15min內(nèi)小鼠的扭體次數(shù)(P＜0.001)。三個試驗組都具有一定的鎮(zhèn)痛作用。GS和CS的鎮(zhèn)痛作用可能是通過抑制炎癥反應表現(xiàn)出來的。
　　 遠交繁殖的Hartley豚鼠自發(fā)

8、的膝關(guān)節(jié)進行性的退變與人類OA的發(fā)展十分相似。在應用這一模型之前,我們研究了不同年齡階段Hartley豚鼠膝關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)和成分的變化規(guī)律。研究分別采用H.E,Alcain Blue、PAS和Mallory染色對0.5月齡至6月齡的豚鼠膝關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)和成分的變化進行了組織病理學檢測,同時采用ELISA法測定了血清中PG的含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在雌性Hartley豚鼠中,0.5月齡和1月齡的豚鼠,關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)以及PG和膠原的含量都處于正常范

9、圍;2月齡的豚鼠發(fā)生了OA的早期改變;3月齡和4月齡的豚鼠發(fā)生了中等程度的OA改變而5月齡和6月齡的豚鼠發(fā)生了嚴重的OA改變。這些組織病理學的改變包括不同程度的軟骨細胞的死亡和減少,PG的丟失以及不斷向軟骨表層、移行層和輻射層擴展的組織纖維化。但在雄性Hartley豚鼠中并沒有觀察到類似的組織病理學的進行性改變,從0.5月齡到6月齡的雄性Hartley豚鼠僅觀察到了輕微的OA組織病理學改變。雄性豚鼠血清中PG的水平總體比雌性的高,但隨著

10、年齡的增長,無論是雄性還是雌性的豚鼠,血清PG的含量都在不斷地下降。此外,1月齡時,與同性別其它月齡相比,血清PG含量下降的幅度很大(P＜0.001)。這說明雌性Hartley豚鼠可以作為自發(fā)性OA的動物模型,而0.5月齡至6月齡的雄性豚鼠并沒有自發(fā)形成OA。這與人類的情況相似,女性較男性膝關(guān)節(jié)OA的發(fā)病率高,發(fā)病的年齡低。性別可能通過包括激素在內(nèi)的多重通道影響軟骨的新陳代謝,從而促進了膝關(guān)節(jié)的OA形成。2月齡的雌性Hartley豚鼠處

11、于OA的臨界狀態(tài),適宜作為干預試驗的OA動物模型。血清中PG含量的下降與OA的發(fā)生相關(guān),并且發(fā)生早于軟骨組織的結(jié)構(gòu)改變,比組織學檢查的方法敏感,可以作為判斷OA的早期指標。
　　 采用在抗炎試驗和鎮(zhèn)痛試驗中的試驗劑量,通過連續(xù)5個月的自由飲水,本研究觀察了GS,CS和兩者聯(lián)合使用對2月齡的雌性Hartley豚鼠自發(fā)OA進程的影響。試驗于給藥前和給藥后的每個月,采用上述四種染色方法分別對豚鼠膝關(guān)節(jié)的軟骨組織進行了結(jié)構(gòu)和組織成分的檢

12、查,以及測定了豚鼠血清中PG的含量。試驗結(jié)果顯示:在5個月的干預期中,GS組豚鼠軟骨病理平均積分從給藥前的4分上升至給藥5個月后的(11.6±2.88分),血清PG的含量從(122.6±29.6ng/ml)下降至(57.7±15.0ng/ml);CS組病理平均積分開始為4分,5個月后基本保持不變?yōu)?3.2±1.48分),PG含量從(117.0±23.1ng/ml)下降至(46.5±6.3ng/ml):聯(lián)合使用組病理平均積分開始也為4分,

13、5個月后下降為(1.8±1.64分),PG含量從(114.2±25.9ng/ml)也下降至(50.4±12.7ng/ml),而對照組病理平均積分從4分快速地上升至(14.8±1.10分),PG含量則從(122.5±23.3ng/ml)急劇地下降到(30.9±5.Sng/ml)。各組給藥前期相比,GS組在給藥后4個月才發(fā)生了中等程度的OA病理改變;CS組只發(fā)生了輕微的OA病理改變;聯(lián)合使用組一直維持著給藥前期的臨界狀態(tài),在給藥5個月后,軟

14、骨組織恢復了正常;而對照組在給藥后的3個月就發(fā)生了嚴重的OA改變。所有三個試驗組血清中PG含量的下降緩慢,給藥4個月后,與對照組相比,下降不明顯,經(jīng)統(tǒng)計學檢驗差異顯著(P＜0.05)。GS和CS可以延緩和抑制雌性Hartley豚鼠關(guān)節(jié)軟骨的病理改變以及血清PG含量的下降。GS和CS聯(lián)合使用的軟骨保護作用較單獨使用的強,提示具有軟骨修復和重建的作用。
　　 總之,衰老的軟骨可能改變軟骨細胞的功能,改變ECM中膠原和PG的屬性以及對

15、細胞因子,生長因子和機械因素的應答。GS和CS可以提高軟骨基質(zhì)的合成,減緩OA發(fā)展的進程,可能的作用機制為作用和影響許多OA調(diào)控劑的表達及其活性。這些調(diào)控作用包括抑制PG降解,抑制PG降解酶(aggrecanases)和炎癥因子(MMPs,NO和PGE2)的合成和活性。GS和CS即能緩解OA的癥狀,又能改善OA的軟骨結(jié)構(gòu)。雖然軟骨保護劑起效可能比NSAIDs的作用緩慢,但由于前者作用持續(xù)的時間較長,使用并無不良反應,軟骨保護劑在OA的預