兔膝骨性關(guān)節(jié)炎治療中透明質(zhì)酸鈉與曲安奈德對(duì)滑膜和軟骨的影響

李偉，姜春巖，王戰(zhàn)偉，任士友，肖德明

(1.北京大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院北京積水潭醫(yī)院運(yùn)動(dòng)損傷科，北京100035；2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與康復(fù)科，廣東深圳518036)

兔膝骨性關(guān)節(jié)炎治療中透明質(zhì)酸鈉與曲安奈德對(duì)滑膜和軟骨的影響

李偉1，姜春巖1，王戰(zhàn)偉2，任士友2，肖德明2

(1.北京大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院北京積水潭醫(yī)院運(yùn)動(dòng)損傷科，北京100035；2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與康復(fù)科，廣東深圳518036)

目的評(píng)估透明質(zhì)酸鈉與曲安奈德對(duì)兔膝骨性關(guān)節(jié)炎中關(guān)節(jié)滑膜及軟骨的影響。方法24只新西蘭兔制造骨關(guān)節(jié)炎模型后按數(shù)表法隨機(jī)分為對(duì)照組、透明質(zhì)酸鈉(SH)組、曲安奈德(TA)組，每組各8只，分別進(jìn)行關(guān)節(jié)腔注射生理鹽水0.4 mL、SH 0.4 mL、TA 0.4 mL，每周一次，每組6次。6周后觀察每組兔膝關(guān)節(jié)滑膜組織病理切片、血管滑膜SP法染色、軟骨AB-PAS染色及MMP-1免疫組化。結(jié)果滑膜病理切片顯示，SH組滑膜增生最少，TA組滑膜增生較少，對(duì)照組滑膜增生明顯；滑膜SP法染色顯示SH組、TA組VEGF陽性細(xì)胞百分?jǐn)?shù)較對(duì)照組減少[(42.50±5.29)%、(50.80±5.24)%vs(53.38±4.75)%，P＜0.05]，SH組、TA組平均光密度值較對(duì)照組減少[(0.32±0.02)、(0.43±0.04)vs(0.48±0.05)，P＜0.05]，TA組較SH組和對(duì)照組內(nèi)軟骨細(xì)胞減少，軟骨基質(zhì)成分減少，SH組、TA組較對(duì)照組軟骨表層破壞減少。SH組、TA組軟骨MMP-1細(xì)胞百分?jǐn)?shù)評(píng)分優(yōu)于對(duì)照組[(61.25±4.06)%、(76.27±4.68)%vs (87.13±3.64)%，P＜0.05]；SH組、TA組軟骨Mankins評(píng)分優(yōu)于對(duì)照組[(6.88±1.25)分、(7.27±0.68)分vs(8.13±0.83)分，P＜0.05]。結(jié)論透明質(zhì)酸鈉和曲安奈德均能抑制滑膜炎增生，減少兔膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)的炎性細(xì)胞因子，減少了軟骨基質(zhì)的破壞，且透明質(zhì)酸鈉要優(yōu)于曲安奈德。

骨性關(guān)節(jié)炎；關(guān)節(jié)軟骨；曲安奈德；透明質(zhì)酸鈉；關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是臨床常見病，其發(fā)生率隨著社會(huì)老齡化發(fā)展日益增高，給家庭以及社會(huì)都造成了沉重的負(fù)擔(dān)[1]。OA治療方法有很多，其中關(guān)節(jié)腔內(nèi)藥物注射治療是一種有效和常用的方式，最常用的兩種注射藥物為透明質(zhì)酸鈉與糖皮質(zhì)激素[2]。有研究顯示，關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射藥物應(yīng)用率從1999年的39%上升至2006年的47%，到2013年降至37.5%[3]。然而，每個(gè)新診斷骨關(guān)節(jié)炎的患者糖皮質(zhì)激素注射的平均數(shù)由0.27升至0.45，透明質(zhì)酸鈉(sodium hyaluronate，SH)注射的平均數(shù)從0.18升至0.36，在這些患者中，69%將糖皮質(zhì)激素作為一線藥，31%將透明質(zhì)酸鈉作為一線藥，它們能明顯減輕患者癥狀，但也存在很多爭(zhēng)議，如透明質(zhì)酸鈉不一定有效、激素可能損害軟骨等，其對(duì)軟骨細(xì)胞和基質(zhì)的具體保護(hù)作用仍有待研究[4]。

本研究采用新西蘭兔制成兔膝OA動(dòng)物模型，關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射SH與曲安奈德(triamcinolone acetonide，TA)以觀察其對(duì)關(guān)節(jié)軟骨及滑膜的影響，為臨床更好評(píng)價(jià)與選擇關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射藥物作基礎(chǔ)研究。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、藥物試劑及儀器選擇6個(gè)月齡雄性新西蘭兔[許可證SYXK(粵)2010-0106]，購自西安市迪樂普生物資源開發(fā)有限公司，體質(zhì)量2.0～2.5 kg。主要藥物有：透明質(zhì)酸鈉(山東正大福瑞達(dá)制藥有限公司)；曲安奈德(云南昆明積大制藥股份有限公司)。主要試劑：Anti-VEGF抗體(abcam公司，英國(guó))、MMP-1染色劑量盒(北京博奧森生物技術(shù)有限公司)。

1.2 造模分組及用藥24只新西蘭兔被制作成兔OA動(dòng)物模型，方法為將兔左膝用石膏固定于伸直位，范圍為兔踝關(guān)節(jié)下3 cm至腹股溝下1.5 cm，踝背屈30°～40o，固定時(shí)間5周，自由活動(dòng)與進(jìn)食。5周去除石膏后按數(shù)表法隨機(jī)分為對(duì)照組、SH組、TA組、每組8只，分別關(guān)節(jié)腔注生理鹽水0.4 mL、SH 0.4 mL、TA 0.4 mL(含TA1 mg)每周一次，共6次。

1.3 動(dòng)物處死與取材關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射6周后采用過量麻醉的方法處死新西蘭兔，打開左膝關(guān)節(jié)囊取膝關(guān)節(jié)股骨髁軟骨和內(nèi)側(cè)滑膜并剔除軟組織，生理鹽水沖洗組織，用10%中性甲醛固定，標(biāo)記分組?；?biāo)本行HE染色、VEGF免疫組化SP法染色檢測(cè)；軟骨行AB-PAS染色、MMP-1免疫組化檢測(cè)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 滑膜SP法染色檢測(cè)用清潔液處理載有滑膜組織的載玻片、烘干，涂多聚L一賴氨酸在擬貼片區(qū)域，烤箱55℃～60℃烘烤2 h備用。切片、脫蠟、水化、標(biāo)記一抗Anti-VEGF抗體、二抗，應(yīng)用免疫組織化學(xué)S-P法測(cè)定細(xì)胞和組織的抗原，進(jìn)行染色，再用還原液1 min后自來水沖洗還藍(lán)，梯度酒精脫水、透明、封片。各組隨機(jī)選8張切片，隨機(jī)選擇3個(gè)視野(200倍)，對(duì)VEGF染色陽性細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個(gè)視野細(xì)胞計(jì)數(shù)為100個(gè)，取8張細(xì)胞計(jì)數(shù)的平均值。保持染色強(qiáng)度與背景相近，胞膜、細(xì)胞漿若為無棕黃色為陰性；胞膜、細(xì)胞漿若為棕黃色為陽性。應(yīng)用圖像分析軟件測(cè)量視野中染色陽性細(xì)胞，計(jì)算其積分光密度值和平均光密度值。

1.4.2 軟骨病理學(xué)檢查及Mankin's評(píng)分軟骨標(biāo)本取材后進(jìn)行按常規(guī)行蘇木素-伊紅染色及甲苯胺蘭染色(AB-PAS染色)，置光鏡下觀察，AB-PAS染色行Mankin病理學(xué)評(píng)分[5]。

1.4.3 軟骨MMP-1免疫組化將軟骨蠟塊標(biāo)本制作組織切片后，脫蠟、脫水，水沖洗，修復(fù)抗原5 min，3%過氧化氫處理10 min使內(nèi)源性過氧化物酶活性抑制，用正常牛血清孵育10 min，封閉抗原甩干，加入濃度1:200的MMP-1，1 h后PBS沖洗，加二抗15 min后PBS再次沖洗，加入二抗孵育30 min后再用三氨基聯(lián)苯二胺(DAB)顯色，用水沖洗終止反應(yīng)，復(fù)染后脫水，透明封片，陰性對(duì)照采用PBS代替一抗進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，形態(tài)計(jì)量學(xué)研究采用Pelletier等[6]的方法。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，多組間均數(shù)比較采用單因素方差分析，其中兩兩比較采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 滑膜組織學(xué)觀察及VEGF的表達(dá)對(duì)照組滑膜層細(xì)胞為4～7層，有的區(qū)域形成滑膜絨毛，滑膜下層增厚，膠原纖維成分呈現(xiàn)波浪狀，血管增生明顯(圖1A)，VEGF免疫組化染色滑膜下層見血管生成，并見棕褐色染色(圖1B)；SH組滑膜層細(xì)胞較對(duì)照組減少，部分區(qū)域滑膜細(xì)胞層增多，為2～4層，滑膜下層細(xì)胞數(shù)量減少，見血管增生明顯，疏松結(jié)締組織變薄(圖1C)。VEGF免疫組化染色發(fā)現(xiàn)滑膜下層血管區(qū)域內(nèi)皮細(xì)胞呈棕褐色染色(圖1D)，較對(duì)照組減少；TA組滑膜層細(xì)胞較對(duì)照組減少，滑膜層約為3～5層，滑膜下層細(xì)胞數(shù)量增多，見血管增生明顯，結(jié)締組織和血管大量增生(圖1E)，VEGF免疫組化染色顯示滑膜尤其膜下層有大量棕褐色染色(圖1F)。應(yīng)用圖像分析軟件測(cè)量三組染色陽性細(xì)胞，計(jì)算平均光密度值(MD)，見表1。

圖1 對(duì)照組、SH組、TA組滑膜HE切片與VEGF免疫組化染色圖(×400)

表1 三組新西蘭兔滑膜免疫組化VEGF陽性細(xì)胞和平均光密度值比較(±s)

表1 三組新西蘭兔滑膜免疫組化VEGF陽性細(xì)胞和平均光密度值比較(±s)

注：與對(duì)照組比較，aP＜0.05；與SH組比較，bP＜0.05。

組別只數(shù)VEGF陽性細(xì)胞(%)平均光密度對(duì)照組SH組TA組F值P值888 53.38±4.75b42.50±5.29a50.80±5.24ab68.65＜0.01 0.48±0.05b0.32±0.02a0.43±0.04ab42.63＜0.01

2.2 軟骨Mankin's評(píng)分和MMP-1細(xì)胞比較軟骨AB-PAS染色觀察多糖著色，其中黏液酸性呈藍(lán)色，中性呈紅色，混合性呈紫色，細(xì)胞核呈藍(lán)色，顏色越深，基質(zhì)成份含量越高。AB-PAS染色片顯示對(duì)照組表層結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，細(xì)胞減少(圖2A)，SH組結(jié)構(gòu)基本完整，但細(xì)胞數(shù)量少，顏色主要呈藍(lán)色(圖2B)，TA組結(jié)構(gòu)基本完整，但細(xì)胞數(shù)量明顯減少，基質(zhì)較SH減少(圖2C)，進(jìn)行Mankin's評(píng)分。MMP-1免疫組化切片中對(duì)照組軟骨結(jié)構(gòu)中基本只見到表層大量胞漿染成深棕色的陽性細(xì)胞，其他各層細(xì)胞大量凋亡，數(shù)量減少，軟骨層變薄(圖2D)。SH組軟骨標(biāo)本結(jié)構(gòu)中，可見染成深棕色的陽性細(xì)胞，在移行層更多并伴軟骨紊亂(圖2E)，但軟骨表面呈現(xiàn)一定修復(fù)能力；TA組軟骨標(biāo)本細(xì)胞大量凋亡，細(xì)胞數(shù)量減少，表面細(xì)胞胞漿染呈深棕色，整個(gè)基質(zhì)層明顯變薄(圖2F)。三組新西蘭兔軟骨Mankin's評(píng)分及MMP-1細(xì)胞百分?jǐn)?shù)比較見表2。

圖2 對(duì)照組、SH組、TA組軟骨AB-PAS染色(×400)及MMP-1免疫組化染色(×400)

表2 三組新西蘭兔軟骨Mankin's評(píng)分及MMP-1細(xì)胞百分?jǐn)?shù)比較(±s)

表2 三組新西蘭兔軟骨Mankin's評(píng)分及MMP-1細(xì)胞百分?jǐn)?shù)比較(±s)

注：與對(duì)照組比較，aP＜0.05；與SH組比較，bP＜0.05。

組別只數(shù)Mankin評(píng)分MMP-1細(xì)胞百分?jǐn)?shù)(%)對(duì)照組SH組TA組F值P值888 8.13±0.83b6.88±1.25a7.27±0.68ab67.59＜0.01 87.13±3.64b61.25±4.06a76.27±4.68ab155.79＜0.01

3 討論

膝OA是一種中老年人的常見病，其主要病理表現(xiàn)為關(guān)節(jié)軟骨的退化，軟骨結(jié)構(gòu)瓦解，最后失去保護(hù)關(guān)節(jié)的功能。近幾年來的研究顯示軟骨破壞是由多種細(xì)胞因子引起金屬蛋白酶活性增高，導(dǎo)致基質(zhì)破壞。而細(xì)胞因子主要由滑膜炎中增生的、功能活躍的滑膜細(xì)胞產(chǎn)生的，細(xì)胞因子又可刺激滑膜細(xì)胞增生，形成惡性循環(huán)，加速OA病變[7]。在這個(gè)病理發(fā)展中，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)起重要作用。Mabey等[8]研究顯示VEGF在OA患者與正常對(duì)照組有明顯差別，局部關(guān)節(jié)和全身血液中的VEGF含量水平可作為是原發(fā)性O(shè)A患者的一種生物指標(biāo)監(jiān)測(cè)[9]，不僅如此，膝OA患者的關(guān)節(jié)滑液VEGF濃度水平與其骨關(guān)節(jié)炎的超聲結(jié)果、放射分級(jí)及功能狀態(tài)是相關(guān)[10]，Meta分析顯示患者關(guān)節(jié)內(nèi)VEGF水平的升高明顯加速OA的病理進(jìn)程。

因此OA病理過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，它包括著血管增生、滑膜炎反應(yīng)、大量細(xì)胞因子生成、軟骨破壞等病理表現(xiàn)。在本實(shí)驗(yàn)中，為了更清楚地顯示透明質(zhì)酸鈉、曲安奈德與對(duì)滑膜和關(guān)節(jié)的影響，我們選擇了觀察滑膜、VEGF的表達(dá)、MMP-1的表達(dá)及軟骨的功能與結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示了透明質(zhì)酸鈉、曲安奈德相對(duì)對(duì)照組能減少滑膜細(xì)胞增生及VEGF和MMP-1的表達(dá)，也能減緩軟骨降解。

在OA的治療中，激素關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射可以顯著減少關(guān)節(jié)滑膜組織分泌白細(xì)胞介素-1與腫瘤壞死因子α，抑制毛細(xì)血管與纖維母細(xì)胞增生。在臨床觀察中，一組隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)顯示接受激素治療的OA患者WOMAC和VAS評(píng)分都有一定提高[11]。在12周的療效觀察中，激素可以減輕OA患者關(guān)節(jié)疼痛及和腫脹，同時(shí)沒有明顯的副作用[12]。一個(gè)Mete分析[13]也顯示關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射激素治療骨性關(guān)節(jié)炎在1～6周后是否有益仍還不清楚。多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分析表明，隨著時(shí)間的推移，效果降低，并且沒有任何證據(jù)顯示在激素注射6個(gè)月后仍有效果，也有證據(jù)顯示長(zhǎng)期使用能導(dǎo)致軟骨或關(guān)節(jié)的破壞[14]，這些研究顯示了激素關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療OA的局限性。

本實(shí)驗(yàn)采用的TA為中效糖皮質(zhì)激素，其抗炎、抗過敏作用較強(qiáng)且持久，可迅速消除腫痛、緩解癥狀，還可以阻斷MMP的激活與合成[15]。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示曲安奈德也能明顯地減少滑膜細(xì)胞，減少炎性細(xì)胞因子。但同時(shí)，它對(duì)滑膜細(xì)胞增殖的抑制也影響了正常軟骨細(xì)胞的增殖及更新，使關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)中軟骨細(xì)胞數(shù)量明顯減少，甚至比對(duì)照組的軟骨細(xì)胞還要少。雖然TA短期迅速減輕細(xì)胞因子達(dá)到減輕疼痛，但從長(zhǎng)期效果來看，沒有改善關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的質(zhì)量，它同臨床的觀察結(jié)果類似。

在軟骨保護(hù)劑中，SH補(bǔ)充軟骨基質(zhì)的HA含量，減少滑液中炎性介質(zhì)IL-1和MMP-1含量[16]，也能減少Coll2-1含量，減少軟骨降解[17]，延緩OA進(jìn)程。它對(duì)軟骨彈性的改善明顯比止痛藥物要好，還能減少止痛藥物的副作用,時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8周以上[18]。在相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果還顯示創(chuàng)傷后立即關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射HA能減少撞擊導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡[19]，顯示其延緩關(guān)節(jié)軟骨破壞的良好效果。在本實(shí)驗(yàn)中，我們研究顯示SH組的軟骨表面已經(jīng)有一些修復(fù)的表現(xiàn)，但修復(fù)的軟骨基質(zhì)層與原來的軟骨基質(zhì)層的結(jié)構(gòu)有一定紊亂，顯示修復(fù)的基質(zhì)質(zhì)量有待改善。

對(duì)于二者的比較，TA比SH能更快地改善膝關(guān)節(jié)的癥狀。在一個(gè)前瞻性、隨機(jī)的、雙盲的臨床對(duì)照試驗(yàn)中,對(duì)OA患者進(jìn)行TA、SH關(guān)節(jié)腔注射，結(jié)果顯示在6個(gè)月的隨訪中TA在改善膝痛、膝關(guān)節(jié)功能與活動(dòng)度上與SH有同樣效果，并且第1周治療明顯改善疼痛，第2周治療明顯改善膝關(guān)節(jié)功能[20]。SH雖然起效較慢，但作用時(shí)間更持久。它減少了阿片類鎮(zhèn)痛藥和NSAIDs的使用，具有更好的風(fēng)險(xiǎn)/收益比，并可能延緩關(guān)節(jié)置換手術(shù)時(shí)間達(dá)8.7個(gè)月[21]。臨床療效顯示比皮質(zhì)類固醇要慢1～4周，但可維持6～12個(gè)月[22]。

綜上所述，本研究顯示兔膝OA關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射SH與TA短期對(duì)關(guān)節(jié)軟骨都有一定保護(hù)作用，尤其能明顯抑制關(guān)節(jié)滑膜增生，減少關(guān)節(jié)軟骨的破壞。但從長(zhǎng)期觀察，TA無論從延緩病理進(jìn)程還是改善癥狀方面不一定有良好治療作用，SH則在二方面的效果可能更好，這一點(diǎn)在臨床上也得到一致認(rèn)識(shí)。OA是一個(gè)長(zhǎng)期的疾病，因此，從二種藥物使用上，本研究顯示SH更適合長(zhǎng)期使用來減輕滑膜炎癥及保護(hù)軟骨。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)的不足之處只觀察了6周，缺乏更長(zhǎng)時(shí)間的觀察，需要在未來的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步研究。

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Effect of intraarticular injection of sodium hyaluronate and triamcinolone acetonide on cartilage and synovium of osteoarthritis rabbits.

LI Wei1,JIANG Chun-Yan1,WANG Zhan-Wei2,RNE Shi-You2,XIAO De-Ming2.1.Department of Sports Medicine,the Fourth Clinical Medical College of Peking University,Beijing Jishuitan Hospital,Beijing 100035,CHINA; 2.Department of Sports Medicine and Rehabilitation,Peking University Shenzhen Hospital,Shenzhen 518036,CHINA

ObjectiveTo evaluate the effects of intraarticular injection of sodium hyaluronate(SH),triamcinolone acetonide(TA)on cartilage and synovium of osteoarthritis(OA)rabbit models.MethodsAfter the models of OA established,a total of 24 male rabbits were divided into the control group,sodium hyaluronate(SH)group and triamcinolone acetonide(TA)group,with 8 rabbits in each group.The control group,SH group and TA group respectively received intraarticular injection of 0.9%saline 0.4 mL,SH 0.4 mL,TA 0.4 mL one time each week for 6 weeks.After 6 weeks,the synovial tissue biopsy,vascular synovial SP staining,cartilage alcian blue and periodic acid-Schiff(AB-PAS)staining and matrix metalloproteinase-1(MMP-1)immunohistochemistry were observed.ResultsCompared with the control group, the histological observation of synovium showed that SH group had least synovial hyperplasia,and TA group had less synovial hyperplasia.The histological observation of cartilage SP staining showed the percentage of positive cells of VEGF and average optical density in the SH group and TA group were(42.50±5.29)%,(0.32±0.02),(50.80±5.24)%, (0.43±0.04),respectively,which were significantly lower than those in the control group(53.38±4.75)%,(0.48±0.05),respectively(P＜0.05).The SH group and TAgroup had less apoptosis of chondrocytes and more integrated structure of matrix compared with the control group.The MMP-1 percentage cartilage cells and cartilage Mankins score of the SH group and TA group were(61.25±4.06)%,(6.88±1.25)%,(76.27±4.68)%,(7.27±0.68),respectively,which were significantly better than those in the control group(87.13±3.64)%,(8.13±0.83),respectively(P＜0.05).ConclusionIntraarticular injection of SH and TA can relieve inflammation of OA,alleviate the pathologic process of OA,reduce the destruction of cartilage matrix,and SH better than TA.

Osteoarthritis(OA);Articular cartilage;Triamcinolone acetonide(TA);Sodium hyaluronate(SH); Intraarticular injection

R-332

A

1003—6350（2016）21—3444—04

2016-06-08)

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.21.002