饮食干预对碘乙酸所致大鼠骨性关节炎的辅助改善作用研究

鲁 琛，刘 慧，范清秋，胡张捷，王 辉@

(1.浙江大学医学院附属第二医院， 浙江 杭州 310009；2.湖州市中医院， 浙江 湖州 313003；3.浙江中医药大学， 浙江 杭州 310053)

骨性关节炎(osteoarthritis, OA)是致残率最高的慢性骨关节病[1]。随着人口老龄化及肥胖症患者的增多，其发病率逐年升高，严重危害人类健康[2]。肥胖是OA的重要病因，与其发生发展密切相关，关节应力异常与脂代谢紊乱是肥胖引起OA的重要机制[3-4]。目前，临床对OA的治疗主要围绕关节局部，往往忽略肥胖因素对疾病发展和疗效的影响。饮食干预是控制体重的有效手段，亦是食疗的重要方法，对预防或减轻肥胖患者OA进展有潜在作用[5-6]。然而饮食干预手段对OA辅助治疗作用的基础研究少见报道。本实验应用关节腔碘乙酸注射法建立大鼠OA模型，在关节腔内注射透明质酸钠的基础上配合饮食干预，以揭示饮食干预对肥胖型OA的辅助治疗作用。

1 实验材料

健康SPF级雄性SD大鼠32只，碘乙酸，透明质酸钠注射液，MMP-13、Aggrecan、Col II酶联免疫试剂盒，TC、TG、HDL-C，LDL-C试剂盒，高脂饲料；微量注射器，小动物成像仪，倒置显微镜等。

2 实验方法

2.1 动物分组与模型制备

健康SPF级雄性SD大鼠32只，适应性饲养1周后按照体重随机分为4组：正常对照组、模型对照组、药物治疗组、饮食干预组，每组8只。除正常对照组给予普通饲料外，其余各组以高脂饲料。各组大鼠以碘乙酸法制备OA模型，仅正常对照组以相同方法于双侧膝关节腔内注射等量无菌生理盐水作为对照。术后均给予正常饮水、高脂饮食，连续4周。

2.2 药物干预

第5周开始给予各组大鼠药物干预，药物治疗组与饮食干预组膝关节腔注射透明质酸钠溶液0.1ml/只，每周1次，连续4周；正常对照组与模型对照组膝关节腔注射等剂量生理盐水。

2.3 饮食干预

第5周开始，正常对照组与饮食干预组给予普通饲料饲养，模型对照组与药物治疗组仍给予高脂饲料饲养。

2.4 指标观察与检测

每日观察各组大鼠的精神状态、活动状况、毛发、饮食饮水及排泄等情况，每周称量大鼠体重并记录；分别于第4、8周末，检测大鼠空腹血脂TC、TG水平；第8周末，各组大鼠麻醉后依次进行：膝关节X-ray拍摄，观察各组大鼠膝关节影像学的区别；心脏采血，ELISA法检测血清中MMP-13、Aggrecan、Col II的含量；截取膝关节，脱钙后分别进行HE染色与SO染色，光镜下观察各组大鼠膝关节病理学的区别。

2.5 统计学处理

3 实验结果

3.1 一般体征

实验期间，正常对照组大鼠体征正常；模型对照组大鼠体征较差；药物治疗组与饮食干预组大鼠随着给药时间的增加，体征逐渐恢复。实验期间各组大鼠无死亡。

3.2 体重

实验期间，各组大鼠体重持续增长。经重复测量方差分析，组间体重差异无统计学意义(F=2.644，P=0.069)；不同时间点体重差异有统计学意义(F=1598，P<0.001)；体重在组间和时间上存在交互效应(F=3.078，P=0.005)。经简单效应检验，在第3周末，其余3组大鼠的体重与正常对照组相比均有差异(P<0.05)；第8周末，饮食干预组大鼠的体重与正常对照组相比差异无统计学意义(P>0.05)，但与模型对照组、药物治疗组相比均有差异(P<0.05)。表明饮食干预对OA大鼠体重增长的改变无显著影响。见表1。

表1 饮食干预对OA大鼠体重的影响

3.3 血脂水平

重复测量方差分析，不同组间的TC、TG结果差异有统计学意义(F=25.539，P<0.001；F=12.906，P<0.001)；不同时间点的TC、TG结果差异均有统计学意义(F=48.761，P<0.001；F=523.575，P<0.001)；TC、TG在组间和时间上存在交互效应(F=6.894，P=0.001；F=77.517，P<0.001)。经简单效应检验，造模第4、8周末，其余3组大鼠的血清TC与正常对照组相比均有差异(P<0.05)，且第8周末，饮食干预组大鼠的血清TC与模型对照组、药物治疗组相比均有差异(P<0.05)；造模第8周末，饮食干预组大鼠的血清TG与药物治疗组相比有差异(P<0.05)。表明饮食干预对OA大鼠血清TC、TG的改变更加显著。见表2。

表2 饮食干预对OA大鼠血清TC、TG的影响

3.4 血清MMP-13、Col-II、Aggrean

经单因素方差分析，造模第8周末，MMP-13、Col-II和Aggrean在不同组间存在差异(P<0.05)，经LSD两两比较，相比于正常对照组，其余3组大鼠血清MMP-13含量显著性升高(P<0.05)，Col-II、Aggrean含量显著性降低(P<0.05)；但相比于模型对照组，药物治疗组与饮食干预组大鼠血清MMP-13含量均显著性降低(P<0.05)，血清Col-II、Aggrean含量均显著性升高(P<0.05)，且饮食干预组相比于药物治疗组改变更加显著(P<0.05)。表明饮食干预对OA大鼠血清MMP-13、Col-II、Aggrean的改变更加显著。见表3。

表3 饮食干预对OA大鼠MMP-13、Col-II、Aggrean的影响

3.5 膝关节X-ray

实验结束时，通过X-ray可见：正常对照组大鼠膝关节正常；模型对照组大鼠膝关节明显改变；药物治疗与饮食干预后，相比于模型对照组，各组大鼠膝关节的影像学均明显改善，且饮食干预组相比于药物治疗组改善更加显著。

3.6 膝关节病理

实验结束时，通过HE染色与SO染色，光镜下可见：正常对照组大鼠膝关节病理形态正常；模型组大鼠膝关节病理明显改变；药物治疗与饮食干预后，相比于模型对照组，各组大鼠膝关节的病理均明显改善，且饮食干预组相比于药物治疗组改善更加显著。

4 讨论

OA是除骨质疏松症以外最常见的慢性退行性骨关节病[7]，肥胖导致关节力学负荷增加，同时伴随软骨和韧带的破坏，这是承重关节易患OA的主要原因。

本实验为初步阐明饮食干预对肥胖型OA的药物治疗具有辅助作用，采用经典的碘乙酸关节腔注射法建立大鼠OA模型，分别给予持续性高脂饮食与饮食干预，分别通过影像学手段与病理学手段检测大鼠膝关节病理改变，分子生物学手段检测大鼠体内MMP-13、Collagen-II与Aggrecan的变化。实验结果显示，在造模8周后，影像学与病理学均显示模型组大鼠的膝关节出现明显的病理损伤，且血清中TC、TG、MMP-13含量显著升高，Col-II、Aggrean含量显著降低。造模后，经过药物治疗与饮食干预4周，2组大鼠在血清因子、膝关节影像学、病理学上均有明显改善，且饮食干预组大鼠的改善较药物治疗组更加显著。上述实验结果表明，在药物治疗的基础上，饮食干预对碘乙酸诱导的大鼠骨性关节炎有较好的辅助治疗作用。