依达拉奉对大鼠创伤后骨性关节炎的软骨保护作用

研究目的:创伤后骨性关节炎(Post-traumatic osteoarthritis,PTOA)是骨性关节炎(Osteoarthritis,OA)的一种亚型,指由创伤引起的关节软骨变性、Tezacaftor破坏,以及在此基础上出现的关节退变及继发性骨质增生。临床上表现为受累关节疼痛、关节障碍,严重者可引起关节畸形,甚至致残。创伤后骨性关节炎的主要损害部位是关节软骨,其中以髋、膝、踝关节等大关节最为多见,关节软骨的变性、软化、弹性丧失、龟裂和缺损均会导致严重的临床症状,显著降低患者生活质量,特别是运动员赛场表现明显下降,甚至导致运动员职业生涯提前结束。创伤后骨性关节炎造成的关节软骨退变和破坏常常难以自愈,这主要是由于关节软骨细胞本身属于稳定细胞,其分化及迁徙能力较差,不能原位再生或迅速聚集到损伤部位,导致软骨自我修复能力差。目前研究认为软骨损伤后由于反复的炎症刺激,导致关节内过量产生的氧自由基(Reactive Oxygen Species,ROS),刺激关节周围软组织,进一步加重了炎症。所以从理论上来说,通过对于关节内过量产生的ROS的清除治疗,理论上可以达到缓解创伤后骨性关节炎的目的。依达拉奉(Edaravone)作为临床上应用时间最长也是最有效的自由基清除剂在缺血-再灌注损伤的治疗应用多年,特别是对于脑卒中的治疗,有着十分显著的效果,但其是否对创伤后骨性关节炎有治疗作用尚无研究,故本研究目的在于依达拉奉是否对于创伤后骨性关节炎的动物模型有软骨保护作用以及初步探索依达拉奉对于大鼠创伤后骨性关节炎的治疗剂量及治疗时间。研究方法:随机选取3月龄50只雄性SD大鼠通过切除大鼠膝关节前交叉韧带、内侧副韧带和内侧半月板建立创伤后骨性关节炎动物模型。8周后,在50只手术后大鼠中随机选取5只通过空气注射法处死,观察其膝关节软骨损伤情况,通过膝关节软损伤评分确认其造模是否成功。将45只造模成功的大叔分为5组,分别为高剂量组(9mg/kg,H)、中剂量组(6mg/kg,M)、低剂量组(3mg/kg,L)、美洛昔康组(S)、模型组(Mo),选取相同月龄的正常SD大鼠9只作为空白对照组(NS),所有剂量均为体表面积换算得出,每天两次给予大鼠腹腔注射(空白对照组注射等剂量的生理盐水)。分别干预2周、4周、6周后,分别随机从各组选取3只,空气注射法处死,获取膝关节液及膝关节标本。用酶联免疫吸附剂测定(Sandwich Enzyme-linked Immunosorbent Assay,ELISA)检测膝关节液中的白介素-1、肿瘤坏死因子-α的量,测量每个关节面的损伤面积,切片后进行苏木素-伊红(HE)染色观察软骨形态变化和免疫组化染色检测软骨组织中白介素-1和肿瘤坏死因子-α的量。研究结果:经过确认所有手术后大鼠均造模成功,并开始予以按计划进行干预。经2周干预后,相较于模型组,高剂量、中剂量、低剂量组的白介素-1、肿瘤坏死因子-α两项炎症指标均小于模型组(P<0.05),但是均高于美洛昔康组和空白对照组(P<0.05),同时三个干预组各指标无统计学差异(P>0.05);4周干预后,三个干预组炎症指数相同均小于模型组(P<0.05),其中中剂量组是三个干预组中炎症指数最低,且与美洛昔康组和空白对照组无统计学差异,与模型组相比,模型组炎症指标更高;6周干预后,三个干预组炎症指数相同均小于模型组(P<0.05),其中中剂量组是三个干预组中炎症指数最低,但无统计学差异,同时与美洛昔康组和空白对照组无统计学差异,与模型组相比,模型组炎症指标更高。干预6周与干预2、4周相比,模型组的关节损伤面积显著增大(P<0.05),苏木素-伊红染色显示关节炎评分显著增高(P<0.05);同时,三个时间点的高剂量、中剂量、低剂量、美洛昔康组的关节损伤面积相比较,差异无统计学意义(P>0.05),但是均小于模型组(P<0.05)。免疫medically ill组织化学染色显示:2周干预后,相较于模型组,高剂量、中剂量、低剂量组的白介素-1、肿瘤坏死因子-α两项炎症指标均小于模型组(P<0.05),但是均高于美洛昔康组和空白对照组(P<0.05),同时三个干预组各指标无统计学差异(P>0.05);4周干预后,三个干预组炎症指数相同均小于模型组(P<0.05),其中中剂量组是三个干预组中炎症指数最低,且与美洛昔康组和空白对照组无统计学差异,与模型组相比,模型组炎症指标更高;6周干预后,三个干预组炎症指数相同均小于模型组(P<0.05),其中中剂量组是三个干预组中炎症指数最低,但无统计学差异,同时与美洛昔康组和空白对照组无统计学差异,与模型组相比,模型组炎症指标更高。研究结论:1.依达拉奉可以通过清除氧自由基缓解创伤后骨性关节炎的症状,改善模型大鼠的关节症状;2.依达拉奉不能逆转或者促进修复已被破坏的关节软骨;3.依达拉奉双倍标Roxadustat化学结构准剂量治疗四周效果可能是最佳剂量和疗程。