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编号:10253121
骨关节炎软骨及软骨下骨吡啶并林含量的变化
http://www.100md.com 《中国矫形外科杂志》 2000年第2期
     作者:陆宁 曾维权 潘瑾 卢世璧

    单位:陆宁(解放军总医院骨科,北京 100853);曾维权(第三军医大学新桥医院骨科,重庆);潘瑾(第三军医大学新桥医院检验科);卢世璧(解放军总医院骨科,北京 100853)

    关键词:吡啶并林;骨关节炎;关节软骨;软骨下骨

    中国矫形外科杂志000214

    摘 要:目的:测定骨关节炎(OA)软骨及软骨下骨中吡啶并林(Pyr)含量的变化,判断Pyr在OA诊断和疾病活跃程度评价方面的作用。方法:复制成年兔膝关节OA模型,取胫骨内髁主要负重区关节软骨及软骨下骨,采用高效液相色谱法(HPLC)测定其Pyr含量。结果:8周内,关节软骨中Pyr含量逐渐下降;软骨下骨中Pyr含量在模型术后早期下降,随后逐渐升高。结论:OA关节软骨及软骨下骨的Pyr含量随病程发生变化,可能是造成经尿液排Pyr升高的原因。尿液中Pyr含量的测定可望用于OA诊断及评价疾病的活跃程度。
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    分类号:R684.3 文献标识码:A

    文章编号:1005-8478(2000)02-0144-03

    Pyridinoline Concentration Changes in Osteoarthritic Articular Cartilage and Subchondral Bone-An Experimental Study

    LU Ning, ZENG wei-quan, PAN Jin, et al.

    (Department of Orthopaedics, General Hospital of PLA, Beijing 100853.)

    Abstract:Objective:The urinary level of the pyridinoline(Pyr) had been shown to be elevated in Osteoarthritis(OA), but there were few studys which had focused on the concentration changes of the Pyr in OA cartilage and subchondral bone. The prupose of this study was to investigate the concentration changes of the Pyr in OA cartilage and subchondral bone, so as to assess the potential usefulness of the Pyr in OA diagnosing and disease activity evaluation. Methods:The OA models of knee joint instibility in healthy adult rabbits were developed, then articular cartilage and subchondral bone in main load area of medial tibial condylus were harvested. Concentrations of Pyr were measured by high pressure liquid chromatography(HPLC) technique in cartilage and subchondral bone. Results:Pyr concentrations of cartilage decreased in the total study period of 8 weeks, while Pyr concentrations of subchondral bone decreased at first, and then it appeared an increasing tendency. Conclusions:Concentrations of Pyr in cartilage and subchondral bone changed with the progress of OA, which perhaps connected with the high excretion of Pyr in urine. Detecting changes of Pyr levels in urine has potential utility in OA diagnosing and disease activity evaluation.
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    Key words:Pyridinoline Osteoarthritis Articular-cartilage Subchondral-bone▲

    目前尚没有一个较好的指标能用于诊断骨关节炎(OA)的发生及评价病变的严重程度。近年来,研究发现OA患者尿中Pyr含量升高,因而认为Pyr可作为评价OA病变的一个生化指标[1~3]。但至今对OA关节组织中Pyr含量的变化及OA患者尿中Pyr的来源了解甚少。本研究利用OA动物模型,测定关节软骨和软骨下骨中Pyr含量的动态变化情况,以帮助了解关节组织Pyr含量与OA严重程度的关系及尿中Pyr的来源。

    1 材料与方法

    1.1 动物及分组 健康成年家兔20只,7~10月龄,体重2.4~3.5kg,雌雄不拘,随机分为正常对照组,模型1周组、4周组和8周组,共4组,每组10只。
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    1.2 模型复制 采用Hulth法制成兔OA模型[4,5]。兔麻醉后在无菌条件下经右膝内侧切口,显露膝关节。切除内侧副韧带约3mm,切断前后交叉韧带,切除内侧半月板,术中注意不损伤关节软骨,彻底止血,冲洗关节腔,逐层缝合。术后不固定伤肢,分笼饲养,自由活动。

    1.3 标本采集 术后1、4、8周,将各组动物分批放血处死。各组中随机抽取5只动物采集标本用于组织学检查。另外5只用锐刀切下胫骨内髁负重区关节软骨及对应区域的软骨下骨,分别进行冷冻干燥。

    1.4 标本水解 精确称取冷冻干燥后的样品,置入水解管中,加入6N盐酸5ml,110℃烤箱中水解24h,驱酸、定容、超滤,超滤水解液-30℃保存。

    1.5 指标测定

    1.5.1 Pyr的分析 参照Black[6]法,采用离子交换层析法对样品水解液进行预处理。在小玻璃柱中(0.7cm×15cm)加入5%(W/V)纤维素CF11(Whatman)悬液5ml(悬液由纤维素CF11加入流动相,即丁醇∶醋酸∶水=4∶1∶1配成),然后以5ml流动相冲洗柱床。取样品水解超滤液0.5ml与冰醋酸0.5ml,CF11悬液0.5ml,丁醇2ml混匀后亦上柱。以5ml×3流动相洗柱,丢弃流出液。再以5ml超纯水洗脱Pyr,收集洗脱液。离心15min,去除上层混有丁醇及杂质的液体,下层液体冷冻干燥。冷冻干燥后样品以1%HFBA200μl溶解,溶液保存于-30℃。
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    参照Takahashi[7]法,利用HPLC技术测定Pyr的含量。以乙晴/30mmol HFBA(27∶73V/V)作为流动相,流速1.0ml/min,每次注入1%HFBA溶解的样品160μl。Pyr检测的发射波长/激发波长为390nm/297nm。(Pyr标准品由Rowett研究院Simon Robins教授赠送。Pyr的含量表示为nmol/mol胶原)。

    1.5.2 羟脯氨酸(Hyp)的分析 用Beckman氨基酸自动分析仪检测标本水解超滤液中Hyp的含量。依据285mol Hpy相当于1mol胶原胶原含量的计算[7]

    1.6 统计分析 实验所得数据,应用SPMR医用统计程序包进行单因素方差分析。组间均数进行Newman-Keul′s检验。P<0.05为有显著差异,P<0.01为有非常显著差异。

    2 结 果
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    2.1 组织形态学观察结果

    2.1.1 大体观察

    2.1.1.1 正常对照组 关节软骨表面光滑,呈银白色,有光泽,无骨赘形成。以墨汁染软骨表面无着色。

    2.1.1.2 实验组 术后1周,关节软骨表面光滑,呈白色,光泽稍减退,无骨赘形成。墨汁染色无着色。术后4周胫骨髁稍增大,软骨呈白色或淡黄色,有小骨赘形成。胫骨髁周围滑膜组织增生。墨汁染色见小片云翳状淡染。术后8周,胫骨髁明显增大,软骨表面粗糙,呈黄白色,骨赘较大。胫骨髁周围滑膜组织增生明显,墨汁染色见斑片状着色。

    2.1.2 光镜观察

    2.1.2.1 正常对照组 光镜下见软骨表面光滑,由浅至深分为表浅层、移行层、放射层、潮线和钙化层。软骨细胞呈柱状排列,细胞簇少见。软骨下骨板均匀,与众多骨小梁连接,骨小梁相互交叉,构成网络状,较均匀。
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    2.1.2.2 实验组 术后1周软骨及软骨下骨均未见明显改变。术后4周部分标本软骨表面可呈波浪样起伏,欠光滑。可见软骨细胞水肿、退变、排列紊乱,形成细胞簇。胫骨髁边缘见骨赘形成和软骨纤维化改变。蕃红花“O”—亮绿染色软骨表层浅染。软骨下骨改变不明显。术后8周,软骨明显变薄,软骨表层可见浅裂隙和纤维化改变。软骨细胞排列更加紊乱,可见退变软骨细胞及空陷窝。蕃红花“O”—亮绿染色软骨全层着色均较浅。软骨下骨板厚薄不均,骨小梁粗细、分布不均。

    2.2 Pyr含量测定结果 软骨及软骨下骨中Pyr的含量变化见表1。软骨中Pyr含量在模型术后1周无明显改变,术后4、8周,出现非常显著的下降(P<0.01)。软骨下骨Pyr含量于术后1周迅速下降30.6%,但与正常对照组无显著差异(P>0.05),随后其含量逐渐升高,术后8周较正常对照组升高114%(P<0.05)。

    表1 软骨及软骨下骨中Pyr含量的变化
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    对照

    OA模型术后(周)

    1

    4

    8

    软 骨

    Pyr含量

    101.92±12.33

    89.49±30.32

    49.79±11.91**

    45.03±10.43**

    软骨下骨
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    Pyr含量

    24.74±4.51

    7.58±2.71

    14.31±3.64

    52.95±37.72*

    注:与对照组相比*P<0.05 **P<0.013 讨 论

    OA的病理特点是关节软骨的退行性变,软骨下骨的再塑形及滑膜的增生。在X线片上可见关节间隙狭窄,软骨下骨硬化及骨赘形成。但X线片对评价OA的严重程度并不敏感,与症状之间的相关关系较差。因此,需要建立更为有效的方法作为诊断及监测OA的病理变化的手段[8,9]

    Pyr是一种存在于成熟胶原组织中的3-羟基吡啶复合物,是经组织中赖氨酰氧化酶(Lysyl Oxidase)的特殊催化作用而形成。它是胶原纤维分子间及分子内的交联体,对于稳定胶原网络结构有重要的作用[10]。Pyr随胶原的分解而释放入血,以原型形式从尿液中排出,因此,测定尿中Pyr浓度的变化就可反应胶原的降解情况。Pyr在体内比较稳定,其生物合成量随着成熟胶原含量的增加而增加。正常成人尿中Pyr含量没有显著的性别和年龄差异,并与饮食、运动及肾功能情况无关[6,11~13]
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    Pyr主要分布于软骨组织,在骨组织及滑膜组织中含量较高,许多学者希望通过测定尿中Pyr含量来了解OA病变的严重程度。有研究显示OA患者出现尿中Pyr含量的升高,并与OA严重程度有关。因此,认为Pyr可能成为OA诊断和监测的生化指标[1,3,14]。但是,迄今为止对于OA患者关节组织中及尿中Pyr含量变化的解释尚无明确的认识。

    本研究用OA动物模型,动态观察了OA关节负重区软骨及软骨下骨中Pyr含量的变化。结果显示正常关节软骨中Pyr含量要高于软骨下骨,这与以往的研究结果一致。OA模型术后,软骨中Pyr含量进行性下降,而软骨下骨中Pyr含量先下降后逐渐升高。提示关节软骨及软骨下骨中Pyr代谢的改变可能是尿中Pyr含量升高的原因。此外,实验结果还显示关节组织中Pyr含量的变化与OA病变的严重程度有关,提示有可能利用尿中Pyr含量的变化来动态了解OA病变的发展情况。Simgaglia等[15]测定了OA患者关节软骨、关节下骨及滑膜组织中Pyr含量,发现关节软骨和软骨下骨中Pyr含量明显下降,而滑膜中Pyr含量无显著变化。认为关节软骨和软骨下骨中Pyr的释放是尿中Pyr含量升高的原因,与我们的研究结果相似。但是,另有研究报道OA患者关节软骨和软骨下骨中Pyr含量无明显改变[16],认为滑膜组织中胶原分解增加是导致OA患者尿中Pyr含量升高的主要原因[7]。OA关节组织中Pyr含量变化研究结果的不一致,可能与关节组织标本采集的位置不同有关。■
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    作者简介:陆宁(1968-),男,福建人,主治医师,医学博士。研究方向:关节创伤、关节的修复与重建。电话:(010)66937222

    参考文献:

    [1]MacDonald AG, McHenry P, Robins SP, Reid DM:Relationship of urinary pyridinium crosslinks to disease extent and activity in osteoarthritis[J]. Br J Rheumatol, 1994,33:16~9.

    [2]Thompson PW, Spector TD, James IT, et al. Urinary collagen crosslinks reflect the radiographic severity of knee osteoarthritis[J]. Br J Rheumatol, 1992,31:759~61.
, 百拇医药
    [3]Astbury C, Bird HA, Mclaren AM, Robins SP. Urinary excertion of pyridinium crosslinks of collagen correlated with joint damage in arthritis[J]. Br J Rheumatol, 1994,33:11~5.

    [4]Hulth A,Lindberg L,Telhog H.Experimental osteoarthritis in rabbit.preliminary report.Acta Ortho Scand[J].1970,41:522~30.

    [5]吴海山,钱其荣,顾其胜.关节内注射透明质酸钠预防免关节骨关节炎的实验研究[J].中华骨科杂志,1996,16(1):37~9.

    [6]Black D, Duncan A, Robins SP. Quantitative analysis of the pyridinium crosslinks of collagen in urine using ion-paired reversed-phase high-preformance liquid chromato graphy[J]. Anal Biochem. 1988,169:197~203.
, 百拇医药
    [7]Takahashi M, K ushida K,Hoshino H, et al. Concentration of pyridinoline and deoxypyridinoline in joint tissues from patients with osteoarthritis or rheumatoid arthritis[J]. Ann Rheum Dis, 1996,55:324~7.

    [8]Claessens AAMC,Schouten JSAG,Van den Ouweland FA,Valkenbury HA. Do clinical findings associate with radiographic osteoarthritis of the knee? Ann Rheum Dis[J]. 1990,49:771~4.

    [9]Spector TD, Hart DT, Huskisson EC.The use of radiog-
, http://www.100md.com
    raphs in assessing the severity of knee osteoarthritis[J]. J Rheumatol suppl, 1991,18:38~9.

    [10]Eyre DR, Wu J-J, Woods PE. The cartilage collagens :structural and metabolic studies[J]. J Rheumatol suppl, 1991,18:49~51.

    [11]Seibel MJ, Duncan A, Robins SP.Urinary hydroxypyridi-

    nium crosslinks provide indices of cartilage and bone invol-

    vement in arthritic diseases[J]. J Rheumatol, 1989,16:964~70.
, http://www.100md.com
    [12]Beardsworth LJ, Eyre DR, Dickinson IR. Changes with age in the urinary excretion of lysyl-and hydroxylysylpyridinoline, two news markers of bone collagen turnover[J]. J Bone Mineral Res, 1990,15:671.

    [13]Mclaren Am, Isdale AH, Whiting PH, et al. Physiological variation in the erinary excretion of pyridinium crosslinks of collagen. Br J Rheumatol[J]. 1993, 32:307~12.

    [14]Sinigaglia L, Varenna M, Binelli L, et al. Urinary and synovial pyridinium crosslink concentrations in patients with rheumatoid arthritis and osteoarthritis[J]. Ann Rheum Dis, 1995,54:144~7.
, 百拇医药
    [15]Sinigaglia L, Varenna M, Binelli L.Tissue crosslinks concentration in normal joints and chronic articular diseases[J]. Ann Rheu Dis, 1997,56:337~8.

    [16]Takahashi M, Kushida K, Ohishi T, et al. Quantitative analysis of crosslinks pyridinoline and pentosidine in articular cartilage of patients with bone and joint disorders[J]. Arthritis Rheum,1994,5:724~8.

    收稿日期:1999-06-03

    修回日期:1999-08-12, 百拇医药