二磷酸盐在治疗骨关节炎中的研究进展

1、二磷酸盐在治疗骨关节炎中的研究进展         10-05-04 15:53:00     作者：李硕，张柳    编辑：studa20【关键词】  二磷酸盐 骨关节炎骨关节炎(osteoarthritis，OA)是一种最常见的，以关节软骨退行性变为特征的慢性关节炎性疾病，全世界约有15%的人口受到影响，主要成员为中老年人，是导致50岁以上人群功能残疾、造成经济损失和影响社会发展的主要疾病之一。  &#

2、160; 二磷酸盐类(bisphosphonates，BPs)是一种重要的抗骨吸收药物，目前用于防治以破骨细胞为主的包括骨质疏松症、转移性骨肿瘤、Pagets病、成骨不全、高钙血症等各种代谢性骨病的最常用药物之一。近来有报道用它来治疗OA，并收到了较好的效果，并引起了很多学者极大的兴趣。本文就其研究近况作一综述。    1  基础实验研究    1.1  对软骨的保护作用    关节软骨渐进性损害是OA的关键病变。早期表现为软骨表面碎裂，软骨细胞增生，以及同时存在的软骨修复，晚期表现为

3、软骨硬化、软骨消失及软骨下局灶性骨坏死。    体内实验方面，Hayami等1比较了阿伦磷酸钠(alendronate ALN)在高剂量(240 gkgweek)和低剂量(30 gkgweek)对OA模型中的软骨和软骨下骨的影响。他发现ALN在以上2个剂量能显著的降低血清中软骨寡聚基质蛋白(COMP)和尿中I型胶原C-端肽片段(CTX-)型胶原C-端肽片段(CTX-)的含量，从而对关节软骨起到保护作用。Muehleman2等学者发现唑来磷酸(zoledronic acid)能明显的减轻膝关节内注射木瓜凝乳蛋白酶造成的新西兰大白兔OA关节软骨的降解作用。此外，给药组

4、兔尿液中骨和软骨胶原代谢产物的水平也有明显的降低。还有许多学者35用其他的动物模型也证实了BPs对软骨的部分保护作用。    BPs在对软骨的保护作用在体外培养软骨细胞的实验中也得到了验证。Offel等人6用不同剂量氯磷酸钠(clodronate)、帕米磷酸钠(pamidronate)和利塞磷酸钠(risedronate RIS)加入掺有强的松龙(dexamethasone)培养基培养牛的跗跖关节软骨细胞，用碘化丙啶染色和氚标记测量软骨细胞的活性和增殖力，发现只有浓度>10-6 molL时才会导致软骨细胞的活性和增殖力下降，在浓度10-2-10-3mol/L

5、时BPs不会诱导细胞凋亡。而且帕米磷酸钠(10-6 molL)和RIS(10-8 molL)还能预防强的松龙(10-7molL)诱导的细胞生长迟缓和细胞凋亡。    1.2  对软骨下骨的保护作用    软骨下骨硬化是OA的一个病理特征，在OA的发展过程中软骨下骨起到了很重要的作用，甚至是OA的始动性因素79。而软骨下骨损伤后的骨重塑则是导致软骨下骨硬化的主要原因。二磷酸盐能通过抑制破骨细胞或保护成骨细胞、骨细胞起到对软骨下骨的保护作用。    1.2.1  抑制破骨细胞 &

6、#160;  BPs可以选择性吸附骨矿物质表面，破骨细胞在骨的重吸收期间摄入BPs后，导致破骨细胞Actin环的破裂和破骨细胞的凋亡10。Benford等11也显示了唑来磷酸诱导纯化的兔破骨细胞、人破骨细胞瘤衍生的破骨细胞和在体外培养中入骨髓细胞产生的类破骨细胞样细胞的凋亡。    1.2.2  保护成骨细胞和骨细胞    Igarashi等12证实三种不同的BPs能抑制内源性前列腺素E2产生，提高碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)的产生和提高前成骨细胞样细胞系MC3T3-E1的矿化。A

7、LN和依替磷酸钠(etidronate)能提高成骨细胞中IL-6的产生13。BPs在人和鼠的骨髓细胞体外培养中刺激前成骨细胞和矿化小结的形成，并且在幼鼠和老年小鼠体内试验中促进早期的成骨细胞生发(增殖)14。BPs抑制骨细胞系、鼠的初级成骨细胞的凋亡15，也能抑制人类的成骨细胞凋亡16。最近，IM17等人用MG-63细胞和人的初级骨小梁细胞培养显示Ris或ALN能增加成竹细胞和成骨祖细胞的数目。这些BPs也提高骨形成蛋白-2  (BMP-2)、型胶原、骨钙素(osteocalcin)的表达。在Hayami1的实验中，ALN通过抑制软骨下的重吸收，增加了术后2周的软骨下骨的量，进而抑制

8、随后的骨重塑过程，减少了术后10周软骨下骨的硬化，预防并缓解了OA的进程。    1.3  其他作用    OA在临床上以关节疼痛、压痛、活动受限、骨摩擦、时有渗出及不同程度的局部炎症表现为特征。关节疼痛为OA患者最主要的症状。而炎症中的致炎因子能促使其他降解酶类的合成与分泌，如基质金属蛋白酶(MMPs)等等，引起关节软骨基质胶原纤维网及蛋白多糖的降解，最终导致软骨退变。炎症也能促进血管在骨和软骨内增生，这也是造成软骨内骨化和骨重塑的一个主要原因。    1.3.1  止痛作用

9、0;   Kawabata18、19等人研究证明多种BPs能抑制用乳酪分枝杆菌溶液跖骨间注射诱发的后爪关节炎症而引起的疼痛。Bonabello20等人证实了依替磷酸钠和ALN只有在高剂量时有抗损伤性疼痛作用。而氯磷酸盐和帕米磷酸钠则有明显的外周止痛和中枢性镇痛效果。    1.3.2  抗炎作用    Hayami1发现，ALN能抑制OA大鼠钙化软骨的血管侵入、减少局部释放活性TGF-、抑制关节软骨中MMP-13和软骨下骨中MMP-9的表达。BPs抑制大鼠前列腺的血管形成21和小鼠卵巢癌的新生血管形成22

10、。对癌症病人输入帕米磷酸钠后血液中血管内皮生长因子水平降低23。有的研究发现BPs能影响粘附因子的表达24，抑制基质金属蛋白酶25和胞内激酶的表达26。能防止AGE诱导的(NF-KB)和(AP-1)的转录激活，下调EC中VEGF mRNA的水平27。替鲁磷酸钠不仅抑制成骨细胞中PGF2(前列腺素F2)诱发的VEGF生成，还能抑制PGF2诱导的p44p42 MAP蛋白酶磷酸化28。    2  临床实验    最新一项调查29对818名绝经后妇女用MRl、膝关节的X线照像、临床的症状和体征检查，参照WOMAC(Western

11、Ontario and Mcmaster Universities)指标进行了评测。其中214名(26.2%)服用了抗骨吸收性药物(ALN,estrogen和raloxifene)。服用ALN的关节疼痛明显好转。服用ALN和estrogen的妇女软骨下骨吸收和骨髓的水肿样变明显减轻。因此这项调查认为接受ALN和Estrogen治疗的老年妇女与没有相关治疗的妇女相比在膝关节的OA进程中软骨下骨的损害明显减轻。    根据WOMAC评分ALN也明显减轻膝关节的疼痛。Spector等学者30在另一个临床研究中用RIS分为5 mg、15 mgd两种剂量和安慰剂治疗284名

12、轻中度OA患者1年时间。评测疼痛、关节机能和关节(僵硬)活动度也参照WOMAC指标。观察到在RIS(15 mgd)能明显的改善病人的疼痛和骨的吸收。显著的降低软骨的降解标志物(CTX-)，这一点和先前Bingham等人31的研究是相一致。他们还观察到在这个实验中RIS能很好的改善初期的膝关节OA的关节结构和病人的症状。Lehmann等学者32分别用ALN和伊班磷酸钠(ibandronate)，对绝经后妇女口服治疗3年后，结果服用ALN(20 mgd)和ibandronate(2.5 mg、5 mgd)的妇女尿中的CTX-降低至基线的50%。这种水平一直保持在治疗后的12到36个月中。因此作者认

13、为BPs类药物能对人类起到软骨保护作用。Gamero等人33也用唑来磷酸治疗Pagets病时发现唑来磷酸不仅能降低骨转换而且能直接降低型胶原的降解。    3  展望    OA的发病机制至今仍然不是很明确，OA患者的关节局部因素和全身因素引起的软骨细胞及软骨下骨组织损伤是本病的基本病理变化。OA病变的发生主要与多种蛋白酶和致炎性因子的产生增多以及炎性抑制因子的减少，并导致软骨和软骨下组织的破坏有关。BPs刚刚用于OA的治疗，取得了部分疗效，但机制尚不清楚，可能和BPs能保护软骨、抑制软骨下骨的重塑过程和它的抵抗炎症，止痛作

14、用相关。相信对这类药物作用机制的进一步研究和对OA发病机制的不断认识，BPs可以做为治疗OA等疾病的潜在性药物。【参考文献】  1 Hayami T, Pickarski M, Wesolowski GA,et al.The role of subchondral bone remodeling in osteoarthritis reduction of cartilage degeneration and prevention of osteophyte formation by alendronate in the rat anterior cruciate ligament

15、transaction modelJ. Arthritis Rheum,2004,50:1193-1206.2 Muehleman C, Green J, Williams JM,et al.The effect of bone remodeling inhibition by zoledronic acid in an animal model of cartilage matrix damageJ. Osteoarthritis Cartilage, 2002,10: 226-233.3 Herrak P, Gortz B, Hayer S,et al.Zoledronic acid pr

16、otects against local and systemic bone loss in tumor necrosis factor-mediated arthritisJ. Arthritis Rheum，2004,50:2327-2337.4 Matsuo A, Shuto T, Hirata G,et al.Antiinflammatory and chondroprotective effects of the aminobisphosphonate incadronate (YM175) in adjuvant induced arthritisJ.J Rheumatol,200

17、3,30:1280-1290.5 Sims NA, Green JR, Glatt M,et al.Targeting osteoclasts with zoledronic acid prevents bone destruction in collagen-induced arthritisJ.Arthritis Rheum, 2004,50:2338-2346.6 Offel JF Van, Schuerwegh AJ, Bridts CH,et al.Effect of bisphosphonates on viability,proliferation, and dexamethasone-induced apoptosis of artic