徐曉李興福歐陽侃熊建義黃俊鋒王大平**段莉**

（1.廣州醫(yī)科大學(xué)，廣州511436；2.深圳市第二人民醫(yī)院組織工程重點實驗室，廣東深圳518035；3.汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院，廣東汕頭515063）

骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis,OA）又名絕經(jīng)期后關(guān)節(jié)炎。在40歲以上人群中高發(fā)，女性患者數(shù)量明顯高于男性，且與絕經(jīng)后女性體內(nèi)雌激素水平的下降有直接聯(lián)系。相關(guān)研究[1,2]已經(jīng)證實，雌激素水平與OA發(fā)病存在聯(lián)系，關(guān)節(jié)軟骨也存在相應(yīng)的雌激素受體。關(guān)節(jié)軟骨是雌激素的靶組織之一。雌激素補充治療（hormone replacement therapy,HRT）臨床也已經(jīng)開展。雷洛昔芬是一種選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑，可促進成骨細胞的成骨作用，亦可抑制破骨細胞的骨吸收作用。臨床使用雷洛昔芬主要用于預(yù)防和治療婦女絕經(jīng)期的骨質(zhì)疏松癥。目前對于雷洛昔芬在OA治療方面的研究較少。構(gòu)建合適的動物模型對于OA藥物治療方面的研究尤為重要。本文通過構(gòu)建大鼠OA模型，比較雌激素與雷洛昔芬在OA治療方面的差異，旨在為優(yōu)化OA治療方案提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 動物分組、造模及給藥

6月齡雌性SD大鼠42只，由廣州中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心提供。適宜環(huán)境、溫度、濕度飼養(yǎng)一周后準備動物實驗。按照隨機分配的原則分為兩組，每組21只。分別為自然組和造模大鼠組。造模大鼠組行卵巢切除術(shù)（ovariectomy,OVX）和半月板失穩(wěn)術(shù)（destabilization of the medial meniscus,DMM），自然組僅相應(yīng)部位切開皮膚后縫合。詳細手術(shù)方法：通過腹腔注射水合氯醛水溶液（40 mg/kg）實施麻醉，常規(guī)消毒后，鋪單，從背側(cè)入路取雙側(cè)肋脊角下1.5 cm縱行切開皮膚、肌肉，進入腹腔，提拉出脂肪墊及卵巢，結(jié)扎卵巢動靜脈、輸卵管，切除雙側(cè)卵巢。膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)入路切開皮膚及關(guān)節(jié)腔，髕骨后外翻并膝關(guān)節(jié)屈曲，松解內(nèi)側(cè)副韌帶并眼科剪切除內(nèi)側(cè)半月板。逐層縫合后送回鼠籠。術(shù)后密切觀察大鼠生命體征。常規(guī)飼養(yǎng)兩個月后，Micro-CT掃描大鼠膝關(guān)節(jié)，判斷大鼠OA模型是否構(gòu)建成功。大鼠OA模型構(gòu)建成功后，按照隨機分配的原則，從自然組隨機抽取7只大鼠，組成空白對照組。造模大鼠組隨機分為OA模型組，雌激素補充組和雷洛昔芬注射組，每組各7只大鼠。自然組和OA模型組每天皮下注射等量生理鹽水，雌激素補充組和雷洛昔芬注射組每天分別皮下注射對應(yīng)藥物，雌激素（0.1 mg/kg），雷洛昔芬（3 mg/kg）。

1.2 Micro-CT掃描

藥物持續(xù)注射一個月后，脫頸處死，去除膝關(guān)節(jié)周圍毛發(fā)及部分肌肉，離斷股骨中段及脛腓骨中段，獲得大鼠離體膝關(guān)節(jié)，放置于10%中性福爾馬林中固定72 h。使用Micro-CT掃描大鼠離體膝關(guān)節(jié)，PANalytical微焦點X線球管掃描，參數(shù)設(shè)置為18μm，60 KV，385μA，并在180°的范圍內(nèi)進行每次0.5°的旋轉(zhuǎn)。以大鼠離體膝關(guān)節(jié)股骨與脛腓骨連線為長軸，關(guān)節(jié)囊中點為中心進行掃描，之后使用1.6版本的NRecon軟件進行三維重建、制圖并手工對感興趣區(qū)（regions of interest,ROI）進行繪制，分析骨小梁數(shù)量（trabecular number,Tb.N）及骨小梁分離度（trabecular separation,Tb.Sp）等骨組織形態(tài)計量學(xué)指標。

1.3 組織切片

弱堿性脫鈣1個月后，經(jīng)脫水、石蠟包埋后，制作切片，隨后用蘇木精-伊紅染色，在光鏡下觀察膝關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)變化。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差表示，方差檢驗齊性后，組間比較采用單因素方差分析，進一步兩兩比較采用LSD-t法，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

整個實驗過程中，全部大鼠均無感染，無意外死亡。兩個月后發(fā)現(xiàn)造模大鼠組后肢均出現(xiàn)跛行。所有大鼠數(shù)據(jù)均進入最終結(jié)果分析。

2.1 Micro-CT掃描結(jié)果

造模手術(shù)2個月后，OA模型組大鼠Micro-CT掃描結(jié)果可見軟骨周圍骨質(zhì)增生明顯，軟骨下骨原有結(jié)構(gòu)破壞嚴重。軟骨與軟骨下骨作為一個有機統(tǒng)一的整體，共同參與膝關(guān)節(jié)的承重功能。因此OA中，軟骨的退變可通過軟骨下骨反映。OA模型組大鼠正位片出現(xiàn)的特征性改變，說明OA模型構(gòu)建成功。

持續(xù)給予藥物皮下注射1個月后，空白對照組軟骨下骨Tb.N高于OA模型組、雌激素補充組、雷洛昔芬注射組（P＜0.01）；OA模型組、雌激素補充組、雷洛昔芬注射組軟骨下骨Tb.N差異無統(tǒng)計學(xué)意義（圖1）。

空白對照組軟骨下骨Tb.Sp低于OA模型組、雌激素補充組、雷洛昔芬注射組（P＜0.01）；OA模型組、雌激素補充組、雷洛昔芬注射組軟骨下骨Tb.Sp差異無統(tǒng)計學(xué)意義（圖2）。

圖1治療1個月后，4組大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨下骨骨小梁數(shù)量比較

2.2 組織切片結(jié)果

大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨組織切片蘇木精-伊紅染色顯示，空白對照組關(guān)節(jié)軟骨層次清晰，細胞形態(tài)正常，基質(zhì)著色均勻；OA模型大鼠膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)基質(zhì)已完全破壞，各層次結(jié)構(gòu)紊亂無序，無法辨認；雌激素補充組，關(guān)節(jié)原有結(jié)構(gòu)維持尚可，染色均勻，細胞數(shù)量稍增多，排列略紊亂，軟骨面略粗糙；雷洛昔芬注射組大鼠膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)基質(zhì)原有結(jié)構(gòu)破壞，軟骨層變薄，染色不均，排列紊亂，軟骨面粗糙（圖3）。

3 討論

骨關(guān)節(jié)炎是臨床工作中的常見病和高發(fā)病。據(jù)統(tǒng)計，我國65歲以上人群中，OA的發(fā)病率達50%，75歲以上人群中OA患病率達85%[3]。隨著全球老齡化人口逐年增長，已有學(xué)者[4]推測，OA極有可能成為全球第四大致殘性疾病。OA發(fā)病呈現(xiàn)性別差異，絕經(jīng)期后的女性患者遠多于男性患者。隨后的研究[5-7]發(fā)現(xiàn)，女性O(shè)A患病率的增加與體內(nèi)雌激素水平的下降趨勢相同。現(xiàn)已證實，雌激素通過與軟骨上的雌激素受體結(jié)合，直接參與軟骨細胞生理行為的調(diào)控。國外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)軟骨也能自主合成雌激素[8]，并通過與其受體作用，增強雌激素受體的敏感性，進而調(diào)節(jié)雌激素對軟骨細胞的影響[9]。雌激素也參與調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)中各種生物活性因子，進而對關(guān)節(jié)軟骨的生理結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響[10,11]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠切除卵巢2個月后，大鼠行走出現(xiàn)跛行，組織切片結(jié)果可見軟骨層原有結(jié)構(gòu)破壞，進一步證實雌激素水平的下降可引發(fā)OA。

圖2治療1個月后，4組大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨下骨骨小梁分離度比較

在構(gòu)建鼠類OA模型方面，目前常用的造模方法有3類：①關(guān)節(jié)內(nèi)手術(shù)[12-14]；②關(guān)節(jié)內(nèi)藥物注射[15-17]；③基因敲除模型。因為半月板的切除及韌帶的離斷并沒有直接對軟骨產(chǎn)生破壞，由此產(chǎn)生的軟骨病變類似OA模型早期，極適合藥物治療方面的研究，所以本次實驗選用的是OVX+DMM的方式進行造模。通過OVX+DMM的手術(shù)方式，選取6月齡SD大鼠成功構(gòu)建了OA模型，說明OVX+DMM是一種可靠、快速的造模方式。

雌激素在軟骨細胞正常生理功能維持中扮演重要角色[18]。因此臨床中也開展了HRT療法[19]，但是雌激素的長期補充會帶來明顯的不良反應(yīng)，甚至引起乳腺癌等惡性疾病的發(fā)生。進一步的研究[20]發(fā)現(xiàn)，雌激素受體有α和β 2種亞型，雌激素與不同的受體亞型結(jié)合，可產(chǎn)生不同的效果?；诖萍に厥荏w功能性的差異，人工合成選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑（selective estrogen receptor modulator,SERMs）也逐步用于臨床[21]。目前已經(jīng)研發(fā)出多種SERMs,可以特異性的結(jié)合對應(yīng)的α或β受體，引起不同的作用[21]。其中典型的SERMs代表就是雷洛昔芬。雷洛昔芬可以特異性結(jié)合雌激素受體α，在骨組織起雌激素樣作用，在生殖系統(tǒng)起抗雌激素作用[22]。作為一種較為理想的SERMs，雷洛昔芬已廣泛用于預(yù)防和治療絕經(jīng)后婦女的骨質(zhì)疏松癥[23]。但是，目前國內(nèi)外關(guān)于雷洛昔芬能否治療OA的研究開展較少。

Lories等[24]提出骨-軟骨復(fù)合體這一概念后，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)內(nèi)的軟骨、軟骨下骨等多種組織結(jié)構(gòu)共同參與OA發(fā)生發(fā)展[25,26]。因此，本次研究設(shè)想，能否通過使用雷洛昔芬來治療OA，無論是從雷洛昔芬在治療軟骨下骨骨質(zhì)疏松的角度，還是雷洛昔芬直接作用于軟骨細胞。本次研究結(jié)果尚未發(fā)現(xiàn)雷洛昔芬在OA領(lǐng)域的治療作用。Micro-CT結(jié)果顯示，大鼠軟骨下骨產(chǎn)生骨質(zhì)疏松后，給予雷洛昔芬治療，并不能使骨質(zhì)疏松程度減輕。組織切片結(jié)果也提示，雷洛昔芬對于軟骨退變沒有治療作用。當大鼠去勢后，體內(nèi)雌激素水平迅速下降。去勢手術(shù)2個月后，軟骨下骨出現(xiàn)了明顯的骨質(zhì)疏松。補充雌激素后，軟骨下骨骨質(zhì)疏松情況并未改善，而組織切片顯示大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨退變明顯好轉(zhuǎn)。本次研究發(fā)現(xiàn)雌激素是直接作用于軟骨發(fā)揮保護作用，并不是先對軟骨下骨發(fā)揮作用。而Zhen等[27]研究發(fā)現(xiàn)，軟骨損傷可引起軟骨下骨結(jié)構(gòu)改變，形成一個類骨質(zhì)島，從而使軟骨下骨上的軟骨張力增加，誘發(fā)軟骨發(fā)生進一步的病理學(xué)改變。這表明，臨床醫(yī)師通過補充雌激素來治療骨關(guān)節(jié)炎，也僅是暫時性的減緩了關(guān)節(jié)軟骨退變，由于軟骨下骨結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，一旦終止補充雌激素，軟骨由于沒有了軟骨下骨的支撐及營養(yǎng)，又快速退變而再次產(chǎn)生OA。此外，雌激素本身的特性導(dǎo)致OA患者無法長期持續(xù)補充雌激素。同時，本次實驗發(fā)現(xiàn)，臨床常用藥物雷洛昔芬，作為一種選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑，對OA沒有治療作用。

圖3各組膝關(guān)節(jié)軟骨蘇木精-伊紅染色（上40×，下100×）

綜上，本次研究表明，OVX+DMM是一種快速有效的造模方式，可以在大鼠OA藥物研究領(lǐng)域推廣。雌激素對于大鼠骨關(guān)節(jié)炎有治療作用，僅表現(xiàn)在治療軟骨退變，對于軟骨下骨的骨質(zhì)疏松并無改善。臨床常用選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑雷洛昔芬對大鼠骨關(guān)節(jié)炎沒有治療作用。雌激素治療OA又存在諸多的不足及副作用，因此，亟須研發(fā)新型選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑，用于高效、特異性治療OA。