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为解决骨关节炎(OA)治疗难题,北京大学研究人员开展 DADS 对 OVX 诱导 OA 大鼠影响的研究。结果发现 DADS 可延缓 OA 进展,该研究为绝经后 OA 治疗提供新方向,极具科研价值,推荐大家阅读。
在全球范围内,骨关节炎(OA)是一种常见的关节退行性疾病,尤其偏爱 60 岁以上的人群,对他们的生活质量造成了极大的影响。据统计,这个年龄段的男性中有 10%、女性中有 18% 都受到它的困扰。在众多类型的骨关节炎中,膝关节骨关节炎最为普遍,它主要的特点是软骨退化和软骨下骨重塑,这不仅是导致人们残疾的重要原因,也是绝经后女性面临的一大健康难题,而且还常常和骨质疏松症相伴出现。
目前,治疗骨关节炎的方法并不理想。虽然关节置换手术是终末期骨关节炎患者改善生活质量的一种选择,但这种方法无法解决疾病早期的问题,而且手术本身存在风险,人工关节也有使用寿命的限制。更遗憾的是,目前还没有能够有效治疗骨关节炎的药物(DMOADs),可以全面治愈甚至缓解这种退行性疾病。所以,寻找新的治疗骨关节炎的药物迫在眉睫。
在这样的背景下,北京大学的研究人员在《BMC Musculoskeletal Disorders》期刊上发表了一篇名为 “Diallyl disulfide retards early osteoarthritis progression by improving cartilage metabolism and preventing subchondral bone microstructure deterioration in ovariectomized rats” 的论文。研究发现,大蒜油提取物二烯丙基二硫(DADS)能够延缓卵巢切除(OVX)诱导的骨关节炎大鼠模型的早期 OA 进展,这为改善绝经后 OA 的进展提供了一种潜在的药物选择。这一发现意义重大,它为骨关节炎的治疗开辟了新的方向,有望为众多患者带来新的希望。
研究人员在开展这项研究时,用到了几个关键的技术方法。首先是建立动物模型,他们对 34 只 6 个月大的雌性 Sprague - Dawley 大鼠进行手术,其中 23 只进行双侧卵巢切除术来诱导 OA 模型,11 只进行假手术作为对照。其次,运用了多种检测技术,比如用双能 X 线吸收法(DXA)测量骨矿物质密度(BMD),通过微计算机断层扫描(micro - CT)分析软骨下骨小梁参数,利用番红 O - 固绿染色和软骨侵蚀严重程度评分评估软骨状况,采用免疫组织化学方法检测 II 型胶原蛋白(CII)、基质金属蛋白酶(MMP) - 13 和骨桥蛋白(OPN)的表达,这些技术帮助研究人员全面了解了 DADS 对骨关节炎大鼠的影响。
下面我们来详细看看研究结果。
在 “DADS 体外释放” 方面,研究人员通过实验绘制了 DADS 从水凝胶中体外释放的曲线。结果发现,在最初的 24 小时内,DADS 水凝胶没有出现突发释放的情况,在观察期内,水凝胶持续释放药物,且含有游离 DADS 的水凝胶在体外至少能持续释放 10 天。这表明,实验中所使用的泊洛沙姆 407 水凝胶是一种有效的药物控释系统,能够稳定地为后续实验提供 DADS。
“DADS 对细胞活力的影响” 实验中,研究人员使用 CCK - 8 检测法和活死染色法来研究 DADS 对 MC3T3 - E1 细胞活力的影响。将细胞暴露在 5μM 浓度的 DADS 中 24 小时后,结果显示细胞活力在 24 小时后仍高于 98%,活细胞数量没有明显减少,死细胞数量也没有增加。这说明在这个浓度下,DADS 对细胞没有明显的毒性作用,为后续在动物体内的实验提供了安全性参考。
“6 周后 OVX OA 模型的成功建立” 这一环节,研究人员对 OVX 大鼠的软骨下骨结构和软骨侵蚀严重程度进行了评估。通过番红 O - 固绿染色观察发现,假手术组大鼠的关节软骨表面光滑,基质染色正常;而 OVX 组大鼠的软骨表面相对粗糙,存在蛋白多糖丢失和软骨细胞聚集的现象。量化结果也表明,OVX 组大鼠的侵蚀评分明显高于假手术组,并且其软骨下骨区域的骨丢失比假手术组更严重。这一系列结果充分证明,研究人员成功建立了 OVX OA 模型,为后续研究 DADS 的作用奠定了基础。
在 “DADS 降低 OVX - OA 诱导的高体重” 的研究中,研究人员记录了大鼠不同阶段的体重。结果发现,手术 10 周后,OVX + Vehicle 组大鼠的体重明显高于假手术组,这表明卵巢切除模型成功建立。而 OVX + DADS 0.5mg 和 OVX + DADS 5mg 组大鼠的体重相较于 OVX + Vehicle 组有所下降,尤其是接受 5mg DADS 补充的大鼠,体重下降更为显著。这说明 DADS 可能对因卵巢切除导致的体重增加有一定的抑制作用。
“DADS 抑制 OVX - OA 诱导的骨矿物质密度损失” 实验中,研究人员使用 DXA 测量了所有大鼠的 BMD。结果显示,OVX + Vehicle 组的 BMD 明显低于假手术组,而补充 0.5mg 和 5mg DADS 的 OVX 大鼠的 BMD 则有显著差异。其中,OVX + DADS 5mg 组的 BMD 显著高于 OVX + DADS 0.5mg 组。这表明 DADS 能够有效抑制卵巢切除诱导的骨矿物质密度损失,并且高剂量的 DADS 在提升 BMD 方面效果更明显。
关于 “DADS 改善软骨下骨的结构参数”,研究人员利用 micro - CT 对软骨下骨的质量和微观结构进行分析。从代表性的 micro - CT 图像可以看出,DADS 补充组的钙化组织更多,孔隙率更低,说明水凝胶结合 DADS 能够增加骨体积,改善软骨下骨的微观结构。定量分析结果也显示,OVX + Vehicle 组的 BV/TV、Tb.N 和 Tb.Th 明显低于假手术组,而 Tb.Sp 和软骨下骨板厚度则更高。相比之下,OVX + DADS 5mg 组的 BV/TV、Tb.N、Tb.Th 显著增加,Tb.Sp 和软骨下骨板厚度显著降低,不过 OVX + DADS 0.5mg 组与 OVX + Vehicle 组相比,虽然各项指标有改善趋势,但差异不显著。这进一步证明了 DADS 对软骨下骨结构的改善作用,且高剂量效果更突出。
“DADS 改善软骨侵蚀严重程度评分” 实验中,研究人员通过番红 O - 固绿染色观察发现,OVX + Vehicle 组的软骨表面有明显的蛋白多糖损失,深层软骨层还有一些软骨细胞,其软骨侵蚀严重程度评分显著高于假手术组。而 DADS 补充组的蛋白多糖损失和表面侵蚀相对较轻,OVX + DADS 0.5mg 组和 OVX + DADS 5mg 组的软骨侵蚀严重程度评分均显著低于 OVX + Vehicle 组,且这两组之间的差异也很显著。这充分说明 DADS 能够对抗卵巢切除诱导的大鼠软骨损伤。
最后在 “DADS 诱导的软骨和软骨下骨代谢改善” 方面,研究人员通过免疫组织化学分析检测了 CII、MMP - 13 和 OPN 的蛋白表达。结果发现,在软骨中,OVX + Vehicle 组的 CII 表达明显低于假手术组,而 OVX + DADS 0.5mg 和 OVX + DADS 5mg 组的 CII 水平则显著高于 OVX + Vehicle 组,且 OVX + DADS 5mg 组的 CII 表达更高。相反,OVX + Vehicle 组的 MMP - 13 水平显著高于假手术组,而 DADS 处理后,MMP - 13 的表达明显降低。在软骨下骨中,OVX + Vehicle 组的 OPN 水平显著高于假手术组,DADS 补充则降低了 OPN 的表达。这表明 DADS 可以通过调节这些蛋白的表达,改善软骨和软骨下骨的代谢。
综合研究结论和讨论部分,这项研究首次明确证明了 DADS 在 OVX - OA 进展中的早期保护作用。在 OVX - OA 大鼠模型中,膝关节注射 DADS 能够增加 BMD,改善软骨下骨的微观结构,还能减轻软骨退化,通过降低 MMP - 13 的表达来保护 CII。这一研究成果意义非凡,它为绝经后 OA 的治疗提供了新的潜在药物选择。不过,研究也存在一些局限性,比如只在一个时间点测量了水凝胶联合 DADS 的效果,DADS 的剂量选择范围较窄,而且没有研究 DADS 在其他 OA 表型或动物模型中的作用。但这并不影响此次研究的价值,它为后续更深入的研究指明了方向,相信在未来,随着研究的不断深入,DADS 有望成为治疗骨关节炎的有效药物,为广大患者带来新的希望。