連強(qiáng)強(qiáng)，張柳

(1.華北理工大學(xué)，河北 唐山；2.國家礦山醫(yī)療救助中心應(yīng)急總醫(yī)院，北京）

0 引言

骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis，OA)是一種諸多因素引起的關(guān)節(jié)軟骨退化損傷、關(guān)節(jié)邊緣和軟骨下骨反應(yīng)性增生，臨床表現(xiàn)以疼痛、僵硬、活動受限為主的退行性關(guān)節(jié)疾病。最近報(bào)道顯示OA 影響超過10%的成年人。是中老年人致殘的主要病因之一[1-3]。OA的病理變化包括多種表現(xiàn)，例如關(guān)節(jié)軟骨破壞，滑膜增生，骨贅形成和軟骨下骨硬化，而且軟骨細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular matrix , ECM）的合成和降解之間的不平衡在關(guān)節(jié)軟骨的功能性消化和破壞中起重要作用，這進(jìn)一步導(dǎo)致OA[4]。此外，OA 患者通常表現(xiàn)出不同的癥狀，并且對臨床干預(yù)的反應(yīng)不同，這表明OA 是一種異質(zhì)性疾病，需要提供更高精度的治療方法[5,6]。軟骨下骨代謝的變化是OA 疾病過程中不可分割的一部分，這些變化不僅是繼發(fā)性的表現(xiàn)，而且是該疾病更為活躍的組成的一部分[7]，整體調(diào)節(jié)軟骨和軟骨下骨的代謝是治療OA 的重要手段。

降鈣素(Calcitonin，CT)是由甲狀腺濾泡旁細(xì)胞分泌的一種天然多肽激素[8]，在40 多年前被發(fā)現(xiàn)，是人體調(diào)節(jié)骨鈣代謝的重要內(nèi)源性激素，具有強(qiáng)大的抗骨吸收能力，是目前臨床上治療骨質(zhì)疏松的常用藥物[9]，研究發(fā)現(xiàn)CT 也可以影響軟骨代謝，并且對OA的預(yù)防及延緩起作用[10]。

1 CT 對OA 關(guān)節(jié)軟骨和軟骨細(xì)胞的作用

OA 早期關(guān)節(jié)軟骨表面膠原退變，出現(xiàn)缺損及糜爛，并伴隨軟骨ECM 的降解。軟骨細(xì)胞是軟骨的唯一細(xì)胞成分，并且在調(diào)節(jié)ECM 的穩(wěn)態(tài)中具有非常重要的作用。軟骨的ECM 主要由聚集蛋白聚糖（Aggrecan，AGG）、II 型膠原（Collagen typeII，COLII）等組成，賦予運(yùn)動期間關(guān)節(jié)面的拉伸強(qiáng)度和抗壓性。在生理?xiàng)l件下，軟骨細(xì)胞在ECM 的合成和重塑之間起保持平衡作用，通過調(diào)節(jié)膠原降解酶的活性，例如ADAMT、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix met alloproteinases, MMP）,進(jìn)而影響AGG 以及COLII 等的合成代謝。在OA 中，合成代謝和分解代謝之間的失衡加重了基質(zhì)的降解。促炎分子，如白介素-1（Interleukin 1，IL-1），有助于這些現(xiàn)象發(fā)生并促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡，并最終導(dǎo)致OA 中的軟骨破壞[11]。Sondergaard 等[12]人通過應(yīng)用免疫組織化學(xué)染色證明在牛的軟骨和人的軟骨中表達(dá)降鈣素受體(Calcitonin receptor，CTR)，同時采用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)檢測到關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中CTR mRNA的表達(dá)。Jian Li 等[13]在大鼠前交叉韌帶切除(Anterior cruciate ligament transection，ACLT)和內(nèi)側(cè)半月板切除的OA 模型中，CT治療組軟骨磨損較單純手術(shù)組減輕，組織學(xué)染色顯示CT 治療組OA 的癥狀明顯減輕，CT 治療組術(shù)后所有的平均Mankin 評分均低于單純手術(shù)組，PCR 結(jié)果表明CT 治療組可以減少ColII 的降解并且CT 治療組大鼠早期Tlr2、Tlr3、Tlr4 的mRNA 水平均低于單純手術(shù)組。Wale J 等[14]人在單碘乙酸鈉誘導(dǎo)的雄性Wistar大鼠膝關(guān)節(jié)OA 模型中，CT 可以顯著降低膠原蛋白2 型α-1、丙二醛、尿酸和白細(xì)胞介素- 6 的釋放并延緩OA 的進(jìn)展。Greco K等[11]應(yīng)用10-10至10-8M 梯度濃度的CT 體外干預(yù)高密度微球培養(yǎng)的C-28/I2細(xì)胞株和原代人關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞發(fā)現(xiàn)軟骨表型標(biāo)志物SOX9、COL2A1 及Agg 顯著上調(diào)，而分解代謝標(biāo)志物MMP1、MMP13 和ADAMTS5 的mRNA 表達(dá)水平在靜息和炎癥狀態(tài)下均下調(diào)。表明CT 可以使軟骨細(xì)胞COLLII 和AGG 的表達(dá)增加。而且軟骨細(xì)胞Tunel 染色證明CT 可以抵消IL-1β 的促凋亡作用。Mero A 等[15]人證明了CT 可以減輕家兔ACLT 術(shù)后股骨外側(cè)髁和脛骨平臺軟骨的侵蝕，并且給藥組較造模組相比病理學(xué)Mankin評分顯著降低。Sondergaard 等[12]人在牛的軟骨外植體中加入腫瘤壞死因子-α 和抑癌蛋白M 的模型中，通過測定Ⅱ型膠原羧基端肽(Carboxy terminal telopeptide of collagen type II,CTX-II)在條件培養(yǎng)基中的釋放量，評價(jià)CT 對軟骨降解的影響。這些外植體中Col II 的降解受到CT 濃度依賴性的抑制，在10nM CT 作用下有65%的抑制作用。腫瘤壞死因子-α 和抑癌蛋白M 誘導(dǎo)MMP 活性顯著增加，而CT 對MMP 活性有較強(qiáng)的抑制作用。并且CT 濃度依賴性地增加了分離軟骨細(xì)胞的環(huán)磷酸腺苷（Cyclic adenosine monophosphate,cAMP）水平。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，鮭魚降鈣素（Salmon calcitonin,sCT）顯著降低雙側(cè)卵巢切除術(shù)模型大鼠的CTX-II 水平。Wen Z H 等[16]人對Wistar 大鼠右側(cè)膝關(guān)節(jié)行ACLT 誘導(dǎo)OA的模型中，皮下注射CT 延緩了OA 的進(jìn)展，同時減少傷害感受，此外，CT 增加了軟骨細(xì)胞中轉(zhuǎn)化生長因子β1（Transforming growth factor-β1, TGF-β1）的表達(dá)。因此以上實(shí)驗(yàn)表明CT 能減緩軟骨基質(zhì)的丟失，降低炎性反應(yīng)，并且促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生COLII、AGG、cAMP、TGF-β1，降低關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞膠原降解酶活性以及Tlr2、Tlr3、Tlr4 的表達(dá)。

2 CT 對OA 軟骨下骨的作用

在OA 的發(fā)生發(fā)展過程中，軟骨下骨由于破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞代謝的改變而發(fā)生大量的動態(tài)形態(tài)學(xué)改變，這是病理過程的一部分。最重要的是，骨關(guān)節(jié)炎軟骨下骨重建從早期骨吸收增加轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诘墓窃錾?，進(jìn)而導(dǎo)致該組織硬化。在自發(fā)性O(shè)A 的靈長類動物模型中，骨樣體積的增加往往比軟骨改變更為嚴(yán)重。此外，在該動物模型中，軟骨損傷的嚴(yán)重程度通常僅在晚期OA 中超過軟骨下骨的變化程度[7]。在ACLT 家兔模型中，從術(shù)后1-8 周，或第8-16 周給予CT 治療。結(jié)果表明CT 治療組軟骨光滑，很少或沒有潰瘍，骨贅更小，CT 抑制軟骨下囊腫，降低了軟骨下骨的骨吸收。研究人員認(rèn)為CT 在OA 的預(yù)防和治療階段都有作用[17]。

El Hajjaji H 等[18]在狗的ACLT 模型的研究也表明，給予皮下注射CT 治療，可在術(shù)后4 個月減緩OA 軟骨的降解、軟骨下骨的改變以及降低骨吸收血清標(biāo)志物水平。關(guān)節(jié)的透明軟骨缺乏血管，其完整性在很大程度上取決于軟骨下骨的狀態(tài)。KyrkosM 等[19]在兔ACLT、內(nèi)側(cè)副韌帶切除誘導(dǎo)的OA 模型中，CT 治療可以延緩OA 的進(jìn)展，CT 治療組較安慰劑組關(guān)節(jié)的影像學(xué)評分顯著降低，影像學(xué)評分越高，OA 越嚴(yán)重，表現(xiàn)為關(guān)節(jié)間隙縮小、骨贅、骨囊腫、軟骨下硬化等的加重。Sondergaard 等[8]人在轉(zhuǎn)基因過表達(dá)CT 的小鼠部分半月板切除的OA 模型中發(fā)現(xiàn)與野生小鼠相比，過表達(dá)CT 的小鼠6 個月后骨體積分?jǐn)?shù)（BV / TV）增加150%，12 個月后增加300%，并且可以保護(hù)軟骨不被侵蝕。這些數(shù)據(jù)表明，增加CT 的水平可能會延緩OA 的發(fā)病。Cheng T 等[20]人在ACLT誘導(dǎo)的大鼠OA 模型中，CT 治療組與生理鹽水治療組相比，OA 表現(xiàn)明顯減輕，軟骨下骨結(jié)構(gòu)和動態(tài)參數(shù)均有明顯改善，骨密度顯著增高，BV/TV 顯著增加，骨吸收率顯著降低。Gou Y 等[21]在大鼠腰椎注射II 型膠原酶誘導(dǎo)的骨關(guān)節(jié)炎模型中，CT 治療組顯著改善軟骨損傷，據(jù)微型計(jì)算機(jī)斷層掃描（microCT）分析， CT 顯著改善了軟骨下骨的微結(jié)構(gòu)參數(shù)和microCT 評分; 并抑制關(guān)節(jié)突肥大。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示降鈣素可能通過影響軟骨下骨合成代謝，抑制其骨量丟失，從而延緩OA 軟骨退變。

3 CT 在臨床的應(yīng)用

Esenyel M 等[22]人對220 名膝關(guān)節(jié)疼痛和膝關(guān)節(jié)OA 患者進(jìn)行進(jìn)行CT 治療。結(jié)果表明西安大略大學(xué)和麥克馬斯特大學(xué)的骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(WOMAC)中疼痛、僵硬、功能、及總的WOMAC 評分與基線相比在治療3 個月后均有顯著的改善，且在整個治療期間保持一致。參與者在接受CT 治療1 年后，患者對疼痛、關(guān)節(jié)僵硬和身體功能受限的感知顯著降低。在1 年的治療期結(jié)束時，搶救鎮(zhèn)痛藥物的攝入量大約減少了60%，CT 治療對骨質(zhì)疏松癥和OA具有雙重作用，顯著改善患者生活質(zhì)量，并可改善膝關(guān)節(jié)OA 的預(yù)后。Bagger YZ 等[23]對152 名絕經(jīng)婦女進(jìn)行對照研究。受試者接受口服不同劑量含有Eligen 遞送系統(tǒng)的sCT 的治療3 個月，軟骨保護(hù)作用通過校正的尿排泄CTX-II 的變化來評估，結(jié)果表明與安慰劑組相比，口服CT 治療后尿CTX-II 的排泄量呈現(xiàn)劑量依賴性降低，并且軟骨代謝率最高的女性在接受口服1.0 mg CT 治療3 個月后尿CTX-II 降低最多，這表明CT 對有最高基線軟骨轉(zhuǎn)換水平的女性患者具有最大程度的保護(hù)。含有Eligen 遞送系統(tǒng)的CT 口服制劑已進(jìn)入治療OA 的3 期臨床試驗(yàn)。在2011 年美國風(fēng)濕病學(xué)會會議上發(fā)表的摘要中，一項(xiàng)為期2 年涉及1169 例膝關(guān)節(jié)OA 疼痛患者的3 期臨床試驗(yàn)中，每日兩次口服劑量為0.8mg的CT24 個月后，較安慰劑組顯著減輕患者疼痛和僵硬感受，改善身體機(jī)能，減緩軟骨丟失，特別是在脛骨內(nèi)側(cè)平臺[24]。Armagan O等[25]人對50 名膝OA 患者隨機(jī)分為兩組，第1 組進(jìn)行鼻噴CT 和家庭鍛煉治療，第2 組進(jìn)行家庭鍛煉治療，第1 組中與基線相比血清一氧化氮和尿CTX-II 水平顯著降低并且顯著改善股骨內(nèi)側(cè)髁區(qū)域OA 表現(xiàn)，患者的疼痛感受、身體功能評分、20 米步行時間和僵硬評分均觀察到顯著改善。

4 結(jié)論與展望

CT 對軟骨和軟骨下骨均有保護(hù)作用，CT 對軟骨的抗分解代謝作用可能包括誘導(dǎo)cAMP 表達(dá)增加，導(dǎo)致MMP 介導(dǎo)的軟骨降解的衰減以及增加軟骨細(xì)胞TGF-β1 的表達(dá)，并且減少軟骨下骨的骨丟失進(jìn)而保護(hù)軟骨，改善OA 患者的預(yù)后及生活質(zhì)量。目前軟骨保護(hù)劑的可用性有限。因此，CT 的進(jìn)一步研究可能為OA 的藥物治療提供新的幫助。