·综述·生化药物在治疗骨关节炎中的应用及兔膝骨关节炎造模方法张丽娜1’2，凌沛学1’2，娄红祥1，张天民1，2(1．山东大学药学院，山东济南，；2．山东省生物药物研究院博士后科研工作站，山东济南，)摘要：骨关节炎(OA)是多种因素相互作用的结果，其发病机制是1个复杂的过程，且尚不明确，因此选择1种合理的OA造模方法是必不可少的。此文综合国内外相关文献，介绍玻璃酸钠注射液等生化药物在OA治疗中的作用及研究中兔膝OA模型的建立方法。，关键词：骨关节炎；生化药物；兔；模型中图分类号：R965．1；R97文献标识码：A文章编号：1005一1678(2007)04—0283—03Application of biochemical drugs in osteoarthritis and the model of ostearthritis in the rabbit kneeZHANG l,i—nal’2，LINGPei—XUel’2，LOUHong—xiang。．ZHANGTian—min‘’!(1．School∥’PharmaceuticalScience，ShahdongUniversity，Jinan，China；2．PostdoctoralScientificResearch,Worksta。tion，Institute o／’Biopharuutceuticals∥’Shah，dongPro,，ince，Jinan，China)骨关1，炎(osteoarthrifis，OA)是·组柯彳：同病凶f【』有相似乍物学、形态等：和临床表现的疾病1。其发病机制尚小明确，是1个非常复杂的过程，系多凶素相百作用的结果…，与年龄、肥胖!I、炎症、遗传3、内分泌异常、气候等因素有关。OA小仪能够引起关市软骨的损害，累及整个关节，包括韧带、关节囊、滑膜等，还影响身体的其他部位，如肌肉、内脏等。随着人口老龄化的加快，OA的危害越来越大，已成为倍受公众关注的健康问题。膝关节足最易受侵袭的关节．3一，膝OA能够引起严重的疼痛和机体功能障碍【2J，，1生化药物在OA中的应用几fjif治疗OA的生化约物较多，有关节腔注射玻璃酸钠(SH)、LI服硫酸软骨’素((：s)、硫酸氨基葡萄糖(glucosamine sulfate，GS)、CS和GS联合应用等。这些药物均能缓解症状、改善关节功能、延缓疾病的进程。1．1关节腔注射SHSH是关节滑液及软骨的重要组成成分，广泛存在于软骨多形细胞、滑膜细胞中，对关节、软骨起润滑、缓冲和屏障作用，组成和修复关节软骨。关节腔注射SH已成为OA的主要治疗方法，f1的是恢复滑膜和软骨基质的黏弹性，缓解炎症等。电生理学和动物疼痛模刑研究表明，关1，腔注射SH可收稿日期：2006—10—09作者简介：张阴娜(1981一)，女，“J东戚海人，硕I．研究生，药物化学专、IP；凌沛学，通信作者，研究员，博士生导师，Tel：0531——1301，E—mail：pcixuc ling@I)ausch(、()n1 c增加关节液的黏弹性和润滑性，较好的改善OA。SH的生理作用主要是减震、保护软骨、抑制软骨细胞丢失、减少OA中的吞噬细胞、淋巴细胞、肥大细胞等炎症细胞4。前交叉韧带切割或部分半月板切除术等多个OA实验证明．关节腔注射SH能抑制软骨细胞丢失，促进半月板再生、。Pham等b实验表明，关节腔注射SH能够补充外源性SH，同时刺激内源性SH的分泌，恢复关节滑液的润滑作用．改善滑液组织的炎症反应，促进关节软骨修复，改善关节功能。SH埘轻、中度OA疗效显著，而对重度、晚期OA疗效不够明显，尤其是对晚期OA。1．2口服CS、GS或CS和Gs组合物 cs、Gs足广泛存在于软骨组织中的氨基多糖类化合物，能够被软骨细胞吸收，两者单独或联合应甩均对OA有较好疗效，且毒副作用小161，，CS对软骨具有潜在的保护作用，口服cs能够降低疼痛，改善膝关节功能，促进关节季塑。实验发现OA患者口服 cs3个月，治疗效果明显优于安慰剂组、7j。患者关节腔狭窄程度的恶化无明显变化，新骨破坏程度明显降低，且能持续发挥药效。早在1969年，德国艿次证实rGS对OA的治疗作用。近年来，大量实验表明，GS不仅可以外源性补充软骨基质，降低软骨降解，还能促进滑膜产生sH，阻止软骨病变。Piper— n0等。8I实验证明GS能够调¨蛋白质合成相关酶、蛋白激酶C等酶的活性，调fpl-OA患者的软骨细胞代谢，改善患者症状。多个实验证明，OA患者连续服用GS4～12周，即可减轻关*^肿胀，改善关节活动、，连续服用3年，患者关节腔狭窄284中国生化药物杂志c}lineseJournal ofBiochenficalPharmaceutics2007年第28卷第4期程度的恶化无明显变化，H．持续时问长，患者耐受性好，尢明鼎毒副作用。、 chan等[9 o利用牛软骨组织培养进行实验，结果表明，Gs能明显降低白介素一1(IL一1)诱导的一氧化氮(NO)上调；CS、cs和Gs组合物能降低NO的合成；cs和Gs能同时降低环氧化酶一2(COX一2)和前列腺素E：(PGE2)的发达。目前，cs、Gs、CS和Gs组合物不仅町以几服给药，还可关节腔注射给药，现已广泛应用于药品和保健食品领域。在国外，CS、GS、CS和Gs组合物主要用作膳食补充剂，但发展趋势是作为药物用于治疗OA。体内和体外实验均证明，cs、Gs、cs和Gs组合物具有保护关节软骨，调节NO和PGE2合成的性质。此性质虽能较好解释其消炎作用，但其确切生理机制尚不明确，远期效果仍有待进一步汪实。SH关节腔注射液等生化药物已逐渐成为治疗OA的主要药物，但其确切牛理机制尚不明确。为进一步研究OA发病机制，观察治疗疗效，选择1种综合考虑多因素的、合理的OA造模方法是实验研究OA之关键。2OA造模OA动物模型的建立有多种方法，主要分为自发关节退变模型和实验诱导OA模型，后者义分为生物化学模型和生物力学模型l…。目前用于兔膝OA模型建立的方法主要是实验诱导模型，如关节制动、『．术、关节腔注射。2．1关节制动关节制动是骨关节病损的常用治疗『-段之一，通过制动使髌韧带所受应力下降，促使组织重塑。现代研究表明关节制动具有双重效』、证：一方面作为1种治疗手段，应用于创伤、神经损伤等的辅助治疗，有助于减轻疼痛，促进组织愈合|¨；另一方面利用制动能够导敛关节力学特性的改变，列关节及关节周围组织产牛不利影响，进行OA造模。关节制动主要有管型石膏过伸位和过屈位制动方法l”，是根据骨折后，长时间的石膏固定能够引起关节软骨发生退变的原理衍牛而来的。实验中通常采用管型石膏过伸位制动方法建立膝0A模型【13J，最早由Evans等113提出，具体方法是将兔踝关节背屈30～60。，自长腿腹股沟以下1．5 cm至踝关节下3 cm(趾端)，用管型石膏同定于过伸位。管型石膏过伸化制动方法是1种较好的建立膝OA动物模型的方法。多个实验表明，将兔下肢关节机械制动一段时间后，关节软骨明显出现与临床相似的关节退行性变。Okazaki等114研究表明，兔膝关节过伸位制动7～14 d，关节软骨即H{现早期退变，28 d后中度遐变，42 d后严重退变。管型石膏过伸位制动方法能较好的模拟膝OA的发病过程，但该法不牢靠、易脱落松动、且耗材多12。尚平等l”采用管型石膏过屈位制动方法，将后肢膝关节完全屈曲，自髋关节远端2 cm至踝关节上缘2 cm，用管型石膏固定于过屈位。实验同时对管型石膏过伸位和过屈位制动方法进行r比较，结果发现，在相同时间内，两者均可成功复制出理想的膝OA模型，且后者避免了实验材料浪费、固定不牢靠、石膏下边缘咬损等缺点。与关节腔沣射和手术OA模型相比，兔膝关节制动OA模型能较好地模拟膝OA的发病过程．避免人为损伤，更接近于自然过程…’2．2手术方法关节生物力学的紊乱是OA的主要诱冈之一。手术方法较常用的是破坏关节的稳定性，是日前国外常用的OA造模方法，主要有韧带或(和)半月饭切除_】6I和Hulth模型_l“。2．2．1韧带或(和)半月板切除法韧带或(和)半月板切除法有切除韧带或部分、}月板，或两者结合应用。、#月板的再生是有限的，半月板的损坏能够导致OA的发牛。韧带或(和)半月板切除法通常是切断副韧带或交义韧带，或部分肌切除术，同时伴有部分半月板的切除_l…。Ehrlich等”通过手术切除兔膝关节内侧副韧带或前后交叉韧带，同时切除部分、仁月板，6个月后其组织学变化类似于人膝OA模型。对兔膝OA模型进行牛物化学分析表明，蛋门聚糖的降低、磷酸酶的升I岛等均与人膝OA模型的生物化学变化一致。甲|在1973年，PontJ和N。-ki就通过切断前交义韧带的方法成功建立J，膝OA模型。，操作时将兔麻醉，然后侧卧，将另一膝关节微曲，手术刀通过髌韧腱侧面缝隙，自后、近中的部位进人关节，转动手术刀，切断前交叉韧带，操作完毕自侧面取出刀片116。实验训；明切断前交叉韧带诱导膝OA模型的方法使关节改变与人膝OA模型的病理变化相同_1…，且该法有部位特异性的优点，能够确切了解发病时问。韧带或(和)半月板切除法造模时问短、易于控制019J，但手术过程中易造成不同程度的创伤，如破坏关节软骨等。2．2．2Hulth手术法Hulth手术法是先将兔麻醉，然后仰卧固定于手术台卜，取膝关节内侧纵切口长约4(3111，切断内侧剐韧带，用眼科剪剪断前后交叉纫带，并完整切除内侧半月板。彻底止血，逐层缝合伤广I，无菌敷料包扎固定。术后每天肌内注射青霉素，连续7 d，以预防感染…。Hulth手术法是通过破坏兔膝关节止常的力学轴线，使膝关节的应力轴线山止常的外翻10。变为内翻。关节最大压应力由正常的外侧胫骨平台转移到内侧胫骨平台与股骨内髁关节承担，关节负重面降低，局部关节软骨承受的压应力相对增加，韧带破坏，加重了关节的不稳定性，从而导致关节软骨变性f17。、}11于Hulth手术法创伤性较大，目前，改良Hullh手术法造模的应用也越来越广泛。如刘献祥等心o o将Hulth于术法进行改良，即：只切断前交叉韧带。该法较Huhh手术法操作简单，创伤性小，且可保持膝关节一定的稳定性，模型复制与临床表现更相符。手术方法除了常用的破坏关节的稳定性夕卜，还有降低关节应力、增加骨内压、关节划痕法等。手术方法诱导的OA模型成功率较高，符合疾病的自然发展规律。。F术中半月板的切除能较好的模拟OA模型中的伤害性疼痛和神经性疼痛l2…，特别适用于研究药物对预防或减轻OA的发生发展，同时也是研究OA模型病理学变化的有利工具。但手术方法均为关节内手术，创伤性大，术中出血多、术后炎症等易影响