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目的膝关节骨性关节炎是临床常见病、多发病,随着社会人口的老龄化,该病越来越成为社会和家庭沉重的负担。该病以关节软骨变性、破坏、软骨下骨硬化为主要病理特点,其中关节软骨的退行性改变是骨性关节炎发病的病理基础和核心。本研究从对关节软骨中基质金属蛋白酶及其抑制剂着手,探讨葛根素对骨性关节炎关节软骨的影响,以及其治疗膝关节骨性关节炎的作用机制,初步阐明葛根素治疗骨性关节炎的作用机理。方法本实验设5组,将50只体重2kg(±200g)健康成年大白兔(雌雄各半)将动物随机分为正常组、模型组、生理盐水组、透明质酸组、葛根素组。随机抽出的10只作为正常组,其余40只采用Hulth方法进行造模,即通过切断内侧副韧带、内侧半月板前角、前交叉韧带的方法造模,造模手术1周后行驱赶4周,即得明显的KOA模型。待骨性关节炎模型建立后,正常组不做任何处理;模型组仅按Hulth法造模,不给药治疗;生理盐水组、透明质酸组、葛根素组分别于动物模型制备后的第1周开始在严格无菌操作下,膝关节内注射0.9%生理盐水、透明质酸、葛根素各0.3ml,其后每周注射2次,共10次,即用药5周。治疗结束1周后,分别空气栓塞处死,显露膝关节腔。①肉眼观察关节软骨、照相,观察形态学改变;并切取制备关节软骨标本,在光镜下观察组织学变化。②取股骨内髁退变软骨制成软骨组织切片,用免疫组化的方法检测各组软骨中基质金属蛋白酶-1(MMP-1)及及其抑制剂(TIMP-1)的表达。③用反转录-多聚酶链反应(RT-PCR)的方法检测各组软骨中MMP-1及TIMP-1mRNA表达。结果①肉眼见正常组关节面光滑有光泽,软骨透明无明显缺损和新生物物,滑膜无充血。造模组关节面不光滑,无光泽,软骨不透明,有明显缺损和新生物,滑膜色暗充血肿胀。葛根素组关节腔未见明显新生物,色泽较暗,软骨较光滑但透明差。生理盐水组表现同模型组;透明质酸组与葛根素组类似。光镜观察见葛根素组软骨细胞较平整,表层软骨细胞坏死变性较模型组和生理盐水组轻,炎性细胞渗出物少见,可见新生血管和成纤维细胞增生。②正常组有少许MMP-1及TIMP-1的阳性表达,模型组MMP-1的阳性细胞计数较正常组明显增多,表达量增加,而TIMP-1表达呈阴性,生理盐水组与模型组相似;葛根素组和透明质酸组MMP-1的阳性细胞数较模型组减少,表达量较模型组降低,葛根素组与模型组和生理盐水组比较减少明显有差异(P<0.05)。TIMP-1在葛根素组和透明质酸组中的表达均较低,且无显著的差异。③MMP-1和TIMP-1的mRNA阳性表达率:正常组MMP-1及TIMP-1在软骨组织mRNA表达较低,模型组MMP-1软骨组织mRNA表达与正常组比较显著增高(P<0.05),生理盐水组与模型组类似。透明质酸组和葛根素组MMP-1 mRNA表达高于正常组,较模型组低。TIMP-1在模型组呈阴性表达,生理盐水组与模型组类似;透明质酸组和葛根素组关节软骨中TIMP-1mRNA表达均较低,与模型组和生理盐水组比较有显著差异(P<0.05)。结论基质金属蛋白酶较能反映骨关节软骨代谢变化,它对关节软骨细胞外基质具有降解作用,对加重软骨退变破坏有着十分重要的关系。通过实验研究发现兔膝关节软骨组织的MMP-1表达明显升高,而TIMP-1表达极少,且软骨组织细胞外基质Ⅱ型胶原含量明显下降:而经过葛根素治疗的动物软骨中MMP-1的表达下降,TIMP-1的表达升高,说明葛根素能使关节软骨中MMP-1的含量降低,使得细胞外基质的胶原含量升高,说明葛根素具有一定的抑制细胞外基质中胶原的降解作用,从而有可能减缓骨性关节炎的病程进展,为葛根素治疗膝关节骨性关节炎提供了实验研究的依据。