膝骨关节炎软骨病理改变的分子生物学机制及中药干预研究

摘要

骨关节炎(OsteoarthritisOA)是在力学因素和生物学因素的共同作用下导致软骨细胞、细胞外基质、软骨下骨三者降解和合成失衡的一种慢性、进展性关节疾病。随着预期寿命的延长和人口结构的改变，OA已成为全球关注的、更加严重的公共健康问题，其防治已成为当今国际上的研究热点。目前OA发病和病理机制仍不清楚，严重阻碍新的以阻止OA进展为目的确切有效的治疗方法和药物的开发。关节软骨破坏是OA特征性的病理学改变。OA的发病机制与关节软骨变化密切相关。因此探究OA关节软骨破坏的病理改变的分子生物学机制，对的诊断、治疗及预后评价具有重要意义。 关节软骨是由软骨基质和软骨细胞组成的特殊的结缔组织，其破坏常开始于软骨表面的局灶性损伤，继而出现软骨基质的代谢变化，再发展为更大范围的软骨破坏。目前关于关节软骨破坏的病理机制的研究主要集中于影响软骨病理改变的各种细胞因子、炎症因子及蛋白酶等，相关研究面窄、指标单一、重复多，突破性进展少。如何从更高层次、更深入研究OA的病理机制是摆在我们面前的艰巨任务。遗传学研究表明OA属于多基因、多因子遗传病。这很容易让人联想，着眼OA的病理改变，诠释OA多基因的相互关系，探求关键基因及其作用，对于探讨OA的发病机制及病变物质基础，不仅具有重大的意义，而且也切实可行，更有助于拓宽视野，为新的诊治策略提供依据。 基因组计划(humangenomeprojectHGP)的完成及多个物种基因组的完全测序，为系统地研究基因功能及相关遗传病提供了极大的帮助。目前已经积累了大量有关OA的单个基因的结构和功能信息，如何有效利用如此大量基因信息来揭示人类疾病的诊治规律是一个重要课题。基因芯片具有高度并行性、高通量、微型化和自动化的特点，能同时进行疾病多基因的高密度检测。基因芯片技术为阐明OA的多基因功能和作用提供了新的契机。 OA属中医学“骨痹”范畴。祖国医学认为肾虚是其发病根本，脾虚、血瘀、痰湿是其重要环节。中医药防治OA具有较大的潜力与优势，近年国内逐渐重视中医药防治OA的研究，相关研究主要集中于OA证候及中药复方防治OA有效成分、作用机理及疗效评价方面。尊师陈基长教授根据“肾主骨”，在中医平衡观、整体观和辨证施治的观点指导下，结合老年人多虚的特点，因而提出治疗OA的主要原则是补肾壮骨，据此治疗原则筛选中药组成防治OA的补肾方(骨炎定)。一系列实验与临床研究表明，该方可促进软骨细胞增殖，调控软骨细胞凋亡，明显延缓骨关节炎关节软骨的病理变化，且无毒副作用，是一个较理想的防治OA的中药制剂。随着中医药现代化研究的深入，探讨中药防治OA的物质基础和作用机制成为目前研究中医药防治OA的重点。但中药作用机理十分复杂，其作用机制的研究是一项系统工程，因此，应该大力借鉴新观念和新技术来发展和完善中医理论体系，使传统中药的研究与现代科技研究接轨，可望有所突破。目前，OA已纳入医学科技攻关范畴。随着我国研究人员的努力和相关科研投入的增加，分子生物学理念与技术在OA研究领域中的应用已有相当的深度与广度。新观念和新技术的引入为研究OA的作用机制提供了必要的技术和知识平台。疾病病理与药物作用机理密切相关。病理机制研究的新进展，往往给治疗药物的研究提供新的思路与方向，同时也促进了对药物作用机制的全新认识；而随着药理机制的逐步阐明，也会促进对于疾病病理的认识。因此，有理由相信，随着细胞生物学、基因工程技术以及分子生物学的不断发展，结合现代医学研究成果和交叉学科的进展，突破以往局限于中药作用机理等某方面单一环节的研究，发挥祖国医学辨证与辨病相结合的优势，紧密联系OA病理机制，可能揭示中药复方防治OA的作用机制。 因此，本课题旨在现代系统科学的方法论指导下，通过切除大鼠卵巢并切断膝交叉韧带，建立病证结合的肾虚型膝骨关节炎模型，采用基因芯片技术检测OA关节软骨的基因表达，建立OA及补肾中药作用的基因表达谱，筛选出有意义的相关基因，并对所获得的基因进行分子生物信息学分析，结合病理学改变，深入研究基因表达规律与OA关节软骨破坏的关系，确立关键基因，并采用RT-PCR、Western-blotting法检测关键基因的时序表达，初步阐明其卷入软骨破坏病理机制中的目标分子功能。同时，从补肾中药作用后的基因表达谱及补肾中药调控OA关键基因表达角度探讨补肾中药治疗肾虚型OA的靶向作用和分子机制，为中医药防治OA提供可靠的实验模式及科学依据，其研究结果将大力促进OA研究的广度和深度，对深化认识OA的病因，阐明其发病机制以及开辟新的诊断途径和治疗策略具有重要意义。

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