中药治疗膝骨关节炎软骨修复实验研究进展

陈浩雄，徐宁达，彭力平，谢增军，何斌斌，陈 肖

(1．广东省深圳市第二(福田)中医院，广东 深圳518034;2．广东省深圳市中医院，广东 深圳518033)

骨关节炎(OA)是在机械性和生物性因素作用下，关节软骨细胞、细胞外基质以及软骨下骨正常合成和降解耦联失衡，导致关节软骨纤维化、溃疡、缺失，软骨下骨的硬化和骨质象牙化，骨赘形成和软骨下囊变。膝骨关节炎是最常见的关节炎形式。本病属于中医“骨痹”、“痹证”范畴，《济生方》曰:“风寒湿三气杂至，合而为痹，皆因体虚，腠理空疏，受风寒湿气而痹也。”病机为本虚(肝肾亏虚)、标实(风寒湿痹、瘀血内阻)。膝骨关节炎病变过程涉及软骨细胞凋亡代谢、相关因子表达和调控等方面。近年来，国内外学者从软骨细胞的代谢过程和各阶段的病理特征及软骨下骨力学等方面做了大量研究，中医药学者也已开展了相关研究，以探讨中药干预软骨细胞修复的机制，为临床防治骨关节炎提供理论依据。本文就相关实验研究进展综述如下。

1 膝关节软骨的构造、功能及退变原因

膝关节软骨主要由软骨细胞和软骨基质组成，是一种光滑耐磨、富有弹性及高渗透性的特殊结缔组织，有传导关节负荷、吸收震荡和润滑关节等作用。现代医学认为，软骨细胞是关节软骨中唯一的细胞，其在软骨形成、代谢及修复中起着重要的作用。在体外培养的软骨细胞实验中，多种细胞因子、激素、生物活性分子等对软骨细胞的生物合成有影响。其中白细胞介素－1(IL－1β)、白细胞介素－6(IL－6)及NO等在关节软骨破坏中起重要作用。另外供氧不足、血流缓慢、血液黏滞度增高等也影响关节软骨退变。

2 中药抑制关节软骨的退变及破坏

2.1 影响软骨修复的各类细胞因子 这些因子在关节腔内直接影响到软骨的修复，清除或减少损伤后的细胞因子水平是中医界研究较多的课题。目前研究较多的细胞因子有IL－1、IL－6、肿瘤坏死因子α(TNF－α)等，它们促进关节软骨分解。IL－1是关节软骨破坏中最重要的一种因子，它能促进滑膜细胞的增殖和分化，促进滑膜细胞和软骨细胞合成并释放前列腺素E2(PGE2)及胶原酶，而后者能导致滑膜炎症反应和软骨基质的崩解，促进关节炎的发生、发展。因此抑制细胞因子特别是IL－1的产生，对关节炎的治疗是有益的［1］。刘英杰等［2］探讨独活寄生汤治疗膝骨关节炎的机制，用木瓜蛋白酶注入兔膝关节腔内造成骨关节炎的病理模型，观察兔膝骨关节炎中IL－1和肿瘤坏死因子表达水平，发现独活寄生汤能降低骨关节炎中IL－1及TNF的表达水平。袁普卫等［3］选取大白兔石膏制动膝关节造模，治疗组喂服中药蠲痹胶囊，对照组给予盐酸氨基葡萄糖胶囊喂服，应用酶联免疫吸附法测定关节液中IL－1和IL－6的变化，结果大剂量中药组较对照组能明显降低IL－1和IL－6水平，大体和镜检软骨糜烂和剥脱的程度较对照组轻。认为蠲痹胶囊可能通过降低兔关节液中IL－1和IL－6水平，减轻炎症因子对软骨基质的侵害，进而防治骨关节炎的发生。

2.2 调节性激素水平 膝骨关节炎的病理变化主要发生于滑膜细胞、软骨细胞和骨细胞，而这些细胞含有性激素受体。内源性性激素缺乏，可能是膝骨关节炎的高危因素之一。老年女性骨关节炎患者血清雌二醇水平下降。杨裕华等［4］认为某些补肾作用的中药如淫羊藿、巴戟天、肉苁蓉等，可提高下丘脑－垂体－性腺轴的功能，可上调性激素水平，从而减缓关节软骨退变，改善膝关节功能。

2.3 减轻关节滑膜炎症 膝骨关节炎患者或多或少都伴发着滑膜炎症，炎症释放PGE2和COX－2，能激活破骨细胞，破坏骨与软骨，在关节炎的发病机制中起重要作用。刘伯龄等［5］将新西兰大白兔采用Hulth法造模，观察透骨消痛胶囊对膝骨关节炎局部表达COX－2影响，结果显示透骨消痛胶囊可降低关节液中PGE2含量以及滑膜、软骨中COX－2水平，其中透骨消痛胶囊中剂量组及高剂量组作用更明显，与对照组比较有显著性差异(P＜0．05)。

2.4 骨内高压影响关节软骨的退变 骨内高压是膝骨关节炎的重要病理变化，而骨内静脉淤滞是引起骨内高压的主要因素，骨关节炎患者出现瘀血证候与血液流变学指标、骨内压增高、氧自由基增多等密切相关。段戡［6］通过研究表明活血中药如丹参、川芎、当归等可通过改善血循环降低骨内压，提高自由基清除剂SOD的活性，从而达到保护关节软骨的目的。王锁良等［7］通过新西兰大白兔膝关节制动方法造模后，用川芎嗪行兔膝关节腔内注射，与地塞米松组对比，结果显示关节腔内注射川芎嗪能减轻兔膝骨关节炎模型的关节软骨退变程度，并可促进软骨的自身修复。

2.5 生物活性分子 邵敏［8］采用兔软骨细胞培养技术观察补肾活血方对超氧化物歧化酶(SOD)及一氧化氮合酶(NOS)的影响，结果表明该方可提高SOD活性，阻止自由基的生成，抑制NOS的活性，减少NO的生成，从而阻止NO、自由基对软骨细胞结构的损伤和破坏，从细胞分子水平研究该方防治软骨退变的作用机制。姚啸生等［9］用大白兔造模，通过观察加味补肾壮筋汤对家兔实验性膝骨关节炎关节软骨病理学和血液中SOD活性、LPO含量的影响，发现淫羊藿、巴戟天、白芍、怀牛膝、川芎、当归等补肾柔肝活血中药能抑制血清、滑膜及关节软骨中一氧化氮合成酶的表达，降低NO水平，抑制炎症反应，延缓膝骨关节炎的组织学改变进程。刘伯龄等［10］通过观察透骨消痛胶囊对膝骨关节炎早期NO炎症途径干预的影响，阐明透骨消痛胶囊治疗膝骨关节炎的作用机制，发现补肾柔肝、活血祛风类中药如巴戟天、白芍、川芎、肿节风等可降低关节液中NO、NOS含量，透骨消痛颗粒中、高剂量组作用更加明显，从而达到控制骨关节炎早期炎症、缓解疼痛、减轻症状、保护软骨的作用目的。

2.6 抑制基质破坏 软骨细胞合成的蛋白酶是调节关节软骨代谢的关键因素，而基质金属蛋白酶(MMPs)起决定性作用，在膝骨关节炎患者的关节软骨中MMPs含量和活性增高，则软骨基质的降解增加。周海蓉等［11］通过家兔膝关节腔内注射木瓜蛋白酶建立软骨损伤模型，用健骨胶囊(含虎杖、骨碎补、土茯苓、独活、川牛膝等)治疗，观察发现该药能够减轻软骨、滑膜组织学改变，其机制可能与下调IL－1β、MMP－1、MMP－3以及TIMP－1的表达有关。潘浩等［12］通过观察补肾壮筋汤对兔早期实验性膝骨关节炎软骨细胞凋亡及增殖细胞核抗原表达的影响，发现补肾柔肝活血中药能抑制IL－1、MMP－1、MMP－3的产生，具有抗炎、保护和修复关节软骨的作用。

3 中药诱导骨髓间充质分化成软骨细胞并增殖

创伤和关节炎症导致关节软骨退变，而关节软骨缺乏血管和神经，主要靠关节液吸收营养。骨髓间充质干细胞(BMSCs)作为一类具有多向分化潜能的原始细胞，成为近年来的研究热点。研究发现在特定的条件下，其能够诱导分化为软骨细胞，回植后不发生免疫排斥反应，外源基因转染率高并能高效稳定表达。诱导骨髓间充质干细胞分化为软骨细胞将为关节软骨退变性疾病、创伤性疾病的治疗提供新的思路。许多学者对中药及其提取纯化物对骨髓间充质干细胞分化的影响进行了探索。牛维［13］采用软骨细胞培养技术观察补肾活血方对软骨细胞的增殖和细胞总蛋白合成的影响。结果表明该方含药血清可促进软骨细胞的代谢与软骨细胞的增殖以及软骨细胞蛋白质的合成。郭玉海等［14］运用关节软骨体外培养方法，设立空白对照与IGF－Ⅰ药物对照组，采用MTT比色法观察不同浓度参麦注射液对软骨细胞增殖情况，发现参麦注射液对软骨细胞的增殖具有促进作用，可不同程度地缩短细胞倍增时间。舒谦等［15］取1月龄新西兰兔关节软骨经胶原酶Ⅱ消化，建立软骨细胞体外培养体系，结果发现六味地黄丸有效促进了体外培养软骨细胞的增殖，抑制了软骨细胞凋亡。肖鲁伟等［16］通过观察右归饮含药血清对兔MSCs体外培养的增殖及向软骨细胞诱导分化的影响，发现右归饮可以有效地诱导骨髓基质细胞定向分化为软骨细胞。汤治黎等［17］在探讨复方丹参注射液体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)分化为成软骨细胞的作用时，发现复方丹参注射液可体外诱导大鼠MSC分化为软骨细胞，一些中药对软骨细胞增殖同样起着积极作用。邵敏等［18］利用体外软骨细胞培养体系，观察中药补肾活血方含药血清对软骨细胞增殖及蛋白质合成的影响的实验中得出结论:补肾活血中药含药血清可促进软骨细胞的增殖和蛋白合成。胡文兴等［19］通过实验建立软骨细胞体外培养体系，复原胶囊含药血清干预，MTT法、流式细胞仪检测技术以及同位素标记法观察复元胶囊含药血清对体外培养的软骨细胞增殖、细胞周期以及代谢的影响，结果表明，复元胶囊含药血清能促进体外培养的正常软骨细胞增殖，提高细胞周期增殖指数，促进软骨细胞DNA以及胶原合成功能。马勇等［20］在观察中药威灵仙对体外培养兔膝关节软骨细胞增殖及转化生长因子β1mRNA基因表达的影响中，认为威灵仙能促进软骨细胞增殖及转化生长因子β1mRNA的表达。

4 中药促进胶原蛋白和基质的形成

胶原是软骨的主要基质成分，其变化与软骨退变的关系越来越受重视。研究中药防治膝骨关节炎时关节软骨内胶原的变化，对于研究其发病机制及有效治疗具有重要的意义。郭向飞等［22］将实验大鼠造成膝关节软骨损伤模型，用“软骨康”中药酒(含紫河车、土鳌、儿茶、血竭、丹参等)敷贴伤口，采用免疫组化ABC法检测I型胶原、Ⅱ型胶原表达，发现Ⅱ型胶原的表达明显高于对照组，说明该方可能是通过某个环节使胶原的合成强于分解，使Ⅱ型胶原的表达增加。

5 小结与展望

运用中药治疗骨关节炎在临床上取得了一定疗效，在动物实验及体外细胞培养实验中也已证实:中药能通过调节细胞因子、激素水平、生物活性分子及血液循环等因素改善骨关节炎状态，影响软骨细胞代谢，防治关节软骨退变。但目前研究仍存在一些问题:动物实验证明某些补益肝肾类中药(淫羊藿、骨碎补、牛膝、鹿茸等)能促进软骨修复与增殖，但对软骨修复作用机制尚不十分清楚;大多数动物实验都是中药复方，单味药研究较少，含药血清成分复杂，中药有效成分不太明晰，不利于软骨修复的成分也不太明晰;重复试验较多，指标水平不高，故仍应密切关注现代医学对软骨细胞代谢的研究进展及干细胞在增殖、分化、转分化的基础研究。同时还应加强单味中药的基础研究及有效中药修复关节软骨的前瞻性研究，为临床防治膝骨关节炎开辟更宽广的领域和空间，为中药防治骨关节炎提供新的思路。同时加深中医对本病病因病机的认识，为牛膝、杜仲等“补肝肾、强筋骨”中药治疗骨关节炎提供理论基础。

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