透骨消痛颗粒干预早中期兔骨关节炎的影像学观察

许亚晔，卢小冬，郑章和，陈文列，3，4，林如辉,3，4，戚婉，叶秀芳，吴广文，3，4，吴追乐，3，4，刘献祥，3，4

（1.福建中医药大学附属人民医院影像科，福建 福州 350004；2.福建中医药大学中西医结合研究院，福州 350122；3.国家中医药三级科研实验室-中药药理（细胞结构与功能）实验室，福建 福州 350122；4.福建省中西医结合老年性疾病重点实验室，福建 福州 350122）

透骨消痛颗粒干预早中期兔骨关节炎的影像学观察

许亚晔1，卢小冬2，郑章和1，陈文列2，3，4，林如辉2,3，4，戚婉1，叶秀芳1，吴广文2，3，4，吴追乐2，3，4，刘献祥2，3，4

（1.福建中医药大学附属人民医院影像科，福建 福州 350004；2.福建中医药大学中西医结合研究院，福州 350122；3.国家中医药三级科研实验室-中药药理（细胞结构与功能）实验室，福建 福州 350122；4.福建省中西医结合老年性疾病重点实验室，福建 福州 350122）

目的：应用影像学方法，观察透骨消痛颗粒对早中期兔骨关节炎（osteoarthritis，OA）模型的干预作用，探讨影像学技术在OA实验研究中的应用价值。方法：新西兰大白兔48只，采用改良Hulth法造模，动物分成正常组、OA模型组、透骨消痛颗粒低、中、高剂量组和壮骨关节丸组，术后4、8、12、16周进行影像学检查（DR、CT、MRI），观察关节间隙狭窄、软骨下骨质变化、骨赘、关节积液、关节软骨等改变。结果：OA模型组各时段关节腔积液都较多，实验前期（4、8周）见软骨面毛糙，软骨下骨轻度增生硬化，实验后期（12、16周）软骨凸凹不平，软骨下骨增生硬化范围增大，内侧关节间隙略狭窄；透骨消痛颗粒中、高剂量组各时段，关节腔积液都较模型组少，后期见软骨面毛糙、软骨下骨硬化，且高剂量组病变程度最轻。结论：透骨消痛颗粒能减轻OA关节及滑膜炎症，延缓软骨损伤，延迟软骨下骨病变。MRI能较全面地观察膝OA，对早期病变更敏感、更准确。

骨关节炎；透骨消痛颗粒；磁共振成像；放射摄影术

骨关节炎（osteoarthritis，OA）是好发于中老年人的慢性退行性关节病，病理表现为软骨退行性改变，关节积液、软骨下骨硬化、骨赘形成、关节间隙狭窄等。影像学检查是临床诊断OA的主要方法。本实验通过改良Hulth法建立OA模型，采用DR、CT、MRI观察兔OA的影像学改变，探讨透骨消痛颗粒（Tougu Xiaotong Granule，TXG）对早中期OA关节炎症和软骨下骨的影响，并分析各影像技术在基础研究中的应用价值。

1 材料与方法

1.1实验材料及模型建立实验用新西兰大白兔由上海医用动物实验中心提供［合格证书SCXK（沪）2002-0011］，共48只，雌雄各半，6月龄，体质量2.0～2.3 kg。实验动物随机分为正常组，OA模型组，TXG低、中、高剂量组，壮骨关节丸组，每组8只。除正常组外均采用改良Hulth法造膝OA模型［1］，每天驱赶兔子0.5 h。术后1周开始给药，连续15周。OA模型组给予TXG（含巴戟天、白芍、川芎等多味中药）治疗；壮骨关节丸组给予壮骨关节丸治疗，各组给药方式及给药剂量见表1。

1.2仪器与方法实验对象均于术后4、8、12、16周行DR、CT、MRI检查。采用Philips D-22335 DR机，管电压65 kV，管电流500 mA，曝光时间12 ms，摄兔膝关节正、侧位片。Siemens Somatom 4排CT机，120 kV、50 mA连续扫描，行骨窗及软组织窗重建。Siemens Avanto 1.5 T MRI行TSE T2WI脂肪抑制序列矢状位、冠状位扫描，扫描参数：TR/TE：3 160 ms/13 ms，层厚3 mm，零间距，FOV 120 mm×120mm，矩阵256 mm×256 mm。

表1 动物给药方式及给药剂量

1.3影像学评估

1.3.1软骨下骨质硬化依据Kellgren-Lawrence分级标准［2］，自拟标准，即无膝OA影像学特征（-）；可疑关节间隙狭窄（joint space narrowing，JSN）和可能的骨赘唇样变（+）；明显骨赘和可能存在的JSN（++）；多发骨赘、明确的JSN、硬化和可能的骨性畸形（+++）；大骨赘、典型JSN、严重硬化和绝对骨性畸形（++++）。

1.3.2关节软骨改变参照江浩［3］的膝关节评价标准，自拟标准对膝关节软骨的改变进行评价，即：软骨形态、信号正常（-）；软骨水肿、肿胀1层及以下（+）；软骨水肿、肿胀1层以上（++）；软骨表面不规则（+++），软骨表面不规则，轻度变薄（++++）；软骨凹凸不平，明显变薄（+++++）。

1.3.3关节积液变化采用参照江浩［3］的膝关节评价标准，自拟标准对膝关节积液进行评价，即：正常（-）；局限性滑膜炎（+）；滑膜炎，关节囊内没有积液（++）；滑膜炎伴关节囊少量积液（+++），滑膜炎伴关节囊中等量积液（++++）；滑膜炎伴关节囊大量积液（+++++）。

1.4统计学方法应用SPSS 17.0软件对实验数据进行统计学分析。采用等级资料多样本秩和检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1软骨下骨质改变见表2。

表2 不同时间段各组软骨下骨质变化

16周后观察OA模型组，TXG低、中、高剂量组，壮骨关节丸组的软骨下骨质变化见表3。

表316 周后各组软骨下骨质变化只

经秩和检验，结果显示P<0.05，提示软骨下骨质不全相同，需两两比较，OA模型组与TXG低剂量组（Z=-2.578，P<0.05），TXG中剂量组（Z=-2.922，P<0.01），TXG高剂量组（Z=-3.475，P<0.01）和壮骨关节丸组（Z=-3.276，P<0.01）的软骨下骨质差异有统计学意义；低剂量组和中剂量组（Z=-0.968，P>0.05）的软骨下骨质差异无统计学意义，而与高剂量组（Z=-2.805，P<0.01）和壮骨关节丸组（Z=-2.199，P<0.05）差异有统计学意义；中剂量组与高剂量组（Z=-2.372，P<0.05）的软骨下骨质差异有统计学意义；高剂量组和壮骨关节丸组（Z=-0.800，P>0.05）差异无统计学意义。

2.2膝关节软骨的改变见表4。

表4 不同时间段各组关节软骨变化

16周后观察OA模型组，TXG低、中、高剂量组，壮骨关节丸组的关节软骨变化见表5。

表516 周后各组关节软骨变化只

经秩和检验，结果显示P<0.05，提示关节软骨变化不全相同，需两两比较，OA模型组与TXG低剂量组（Z=-2.922，P<0.01），中剂量组（Z=-3.229，P< 0.01），高剂量组（Z=-3.486，P<0.01）和壮骨关节丸组（Z=-3.486，P<0.01）的关节软骨差异有统计学意义；低剂量组和中剂量组（Z=-1.000，P>0.05）的关节软骨差异无统计学意义，而与高剂量组（Z=-2.922，P<0.01）和壮骨关节丸组（Z=-2.578，P<0.05）差异有统计学意义；中剂量组与高剂量组（Z=-2.713，P<0.05）的关节软骨差异有统计学意义；高剂量组和对照组（Z=-0.968，P>0.05）差异无统计学意义。

2.3膝关节积液的变化见表6。

表6 不同时间段各组关节积液变化

16周后观察OA模型组，TXG低、中、高剂量组，壮骨关节丸组的关节积液变化，结果见表7。

表716 周后各组关节积液变化只

经秩和检验，结果显示P<0.05，提示关节积液变化不全相同，需两两比较，OA模型组与TXG低剂量组（Z=-1.062，P>0.05）的关节积液差异无统计学意义，而与中剂量组（Z=-3.245，P<0.01），高剂量组（Z=-3.664，P<0.01）和壮骨关节丸组（Z=-3.475，P<0.01）的关节软骨差异有统计学意义；低剂量组和中剂量组（Z=-2.567，P<0.05），高剂量组（Z=-3.626，P<0.01）和壮骨关节丸组（Z=-3.070，P<0.01）差异有统计学意义；中剂量组与高剂量组（Z=-2.954，P<0.01）的关节软骨差异有统计学意义；高剂量组和对照组（Z=-2.236，P<0.05）的关节积液差异有统计学意义。

3种影像学技术综合观察，正常组关节面平滑，关节边缘整齐，关节内无游离体，关节间隙正常。模型组、TXG低剂量组在实验前期（4、8周）即可见软骨下骨硬化、软骨面粗糙；后期（12、16周）软骨下骨硬化范围增加，软骨缺损变形，且模型组内侧关节间隙略狭窄。而TXG中、高剂量组和TXG组实验后期才见软骨下骨出现硬化，软骨面毛糙。OA模型组各时段关节腔积液都较多，TXG低、中、高剂量组各时段，关节腔积液都较模型组少，高剂量组减轻滑膜炎症明显（图1～3）。

3 讨论

本实验模型的创伤严重程度介于王云峰等［4］和方锐等［5］建立模型之间，模型组前期积液增多，后期积液稍减少，但骨质变化较轻，因此，本实验更接近早中期OA模型。

3.1TXG减少关节炎症膝关节是全身最大的滑膜关节，急性损伤引起滑膜炎症，炎性因子分泌增强，作用于血管组织使渗出增加，软骨等其他组织受炎症因子刺激产生炎症反应，释放的炎症介质又作用于滑膜，造成组织水肿和关节积液使关节内压力升高，进一步导致血管、淋巴管回流障碍、关节内组织营养失调而变性，形成恶性循环。本实验关节积液最为突出。

TXG主要由巴戟天、白芍、川芎等组成，具有补肾柔肝、行气活血、祛风除湿功效。采用改良Hulth法造模，术后8、16周滑液IL-1、IL-6、TNF-α、MMP-3和血清MDA、NO含量明显升高［1］。TXG可降低关节液NO、NOS的含量，下调软骨及滑膜iNOS；降低PEG2、COX-2的表达［6-7］，缓解关节炎症，抑制软骨降解。TXG能有效抑制退变软骨细胞TNF-α、IL-1β的表达［8］，下调血清及关节液IL-1β、TNF-α和MMP-3［9］。经TXG治疗后，各时期TXG中、高剂量组关节积液较OA模型组少，提示TXG具有改善关节血流动力学状态，促进炎症、水肿消退，抑制炎性反应的作用。

3.2TXG减轻软骨下骨硬化OA是因机械性和生物性因素相互作用，导致软骨和软骨下骨合成降解失衡的结果，软骨-软骨下骨是相互作用的复合单元［10］。术后，关节稳定性显著降低，生物力学异常，软骨严重破坏，软骨下骨受力增大，骨小梁微骨折，早期以骨吸收为主，后期骨形成占优势，骨组织修复过度，导致骨质增生、硬化。

本实验OA模型组前期就可见软骨下骨硬化，关节缘骨质变尖，后期关节间隙略窄；而各治疗组到后期才出现软骨下骨硬化，表明TXG能延迟软骨下骨病变。黄云梅等［11］通过组织学研究发现经TXG干预后，软骨蛋白多糖丢失、纤维化及软骨下骨硬化程度明显减轻。TXG通过减少OA早期软骨下骨吸收，抑制中晚期过量骨形成，从而改善软骨下骨形态，延缓关节软骨退变，延迟OA病理进程［12］。李民等［13］研究发现TXG能下调软骨下骨Cyclin D1基因、IGF-1、NF-κB受体活化因子配体mRNA表达，抑制成骨、破骨细胞的增殖和活性，阻断骨吸收-骨形成的偶联机制，改变软骨下骨重塑的速率和模式，减轻软骨下骨硬化。因此，TXG可通过减轻早中期OA炎症，保护软骨，并通过平衡成骨与破骨活动，改善软骨-软骨下骨复合单元退变，延缓软骨下骨硬化，从而延迟OA发展。

3.3DR、CT、MRI在OA研究中的应用X线、CT、MRI检查对关节间隙狭窄、软骨下骨硬化、骨赘、软骨下骨囊肿的评分差异较小［14］。虽DR和CT对骨性结构病变较敏感，对关节间隙测量及骨质增生显示比MRI清晰［15］，但MRI对组织含水量变化敏感，故对积液、软骨改变、软骨下骨硬化敏感性较高。MRI能直观反映软骨下骨质水肿、关节积液及滑膜水肿的改变情况，更清晰显示局限性软骨丢失、软骨下骨硬化、软骨下骨囊变。因此，MRI能较全面地观察膝OA，实验动物研究首选MRI技术。但上述3种方法对小型实验动物分辨力不高。近年，Micro-MRI、Micro-CT等高分辨力小动物影像学仪器在基础研究中受到重视。Micro-MRI能较准确地测量软骨厚度和体积，发现组织早期病变。Goebel等［16］认为7.0 T MRI对软骨厚度的测量和软骨水肿的观察较好。Micro-CT能重建骨小梁三维结构并高精度定量测量骨参数，从骨立体结构和参数变化上进行直观准确的分析。Siebelt等［17］用对比增强Micro-CT测软骨硫酸软骨素的含量、软骨厚度，（SPECT）/CT检测滑膜巨噬细胞活性，其结果与组织学结果一致。若采用小动物影像学检查图像分辨力高、清晰度好、对比度强，组织细微结构观察较清楚，对轻微病变的检出率高、准确性强，将更适合OA基础研究。

图1术后4～8周TSE T2WI脂肪抑制序列图1a正常组未见关节积液，软骨面光滑图1b骨关节炎（OA）模型组积液多（+++），滑膜炎症，软组织水肿图1c透骨消痛颗粒低剂量组积液（+++），滑膜炎症，髌下脂肪垫水肿图1d透骨消痛颗粒高剂量组积液（+）图2术后12～16周TSE T2WI脂肪抑制序列图2a正常组关节腔未见积液，软骨下骨信号均匀图2bOA模型组积液（+++），滑膜炎症，软骨下骨硬化，关节面信号不连续图2c透骨消痛颗粒低剂量组积液（+++），滑膜炎症图2d透骨消痛颗粒高剂量组积液（+），软骨下骨信号混杂图3术后12周DR侧位片图3a正常组关节骨质边缘光整，软骨下骨骨质密度均匀图3bOA模型组胫骨、股骨关节面硬化，软骨下骨骨密度增高，关节缘骨质变尖图3c透骨消痛颗粒高剂量组胫骨关节面硬化，软骨下骨骨质密度稍增高，关节边缘光整

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图1男，23岁，同一AS患者TIRM序列治疗前后骶髂关节骨髓水肿的MRI评分图像：将双侧骶髂关节分为4个象限（1=骶上、2=髂上、3=髂下、4=骶下），图1a～1c示治疗前骶髂关节骨髓水肿评分，图1d～1f示治疗后骶髂关节骨髓水肿评分并与图1a～1c一一对应图1a示右侧骶上、髂上、髂下象限各计1分，存在信号深度≥1 cm的象限，增加1分，共计为4分，左侧骶上、骶下象限各计1分，因存在极高信号，增加1分，共3分，双侧骶髂关节水肿评分为7分图1b示双侧骶髂关节水肿评分为10分图1c示双侧骶髂关节水肿评分为9分图1d示双侧骶髂关节水肿评分为2分图1e示双侧骶髂关节水肿评分为1分图1f示双侧骶髂关节水肿评分为3分

（收稿日期 2014-11-11）

Imaging study on osteoarthritis in rabbits treated with Tougu Xiaotong Granule

XU Yaye，LU Xiaodong，ZHENG

Zhanghe，CHEN Wenlie，LIN Ruhui，QI Wan，YE Xiufang，WU Guangwen，WU Zhuile，LIU Xianxiang.Department of Radiology，The People’s Hospital，Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fuzhou，350004，China.

Object：To investigate the effection of Tougu Xiaotong Granules in early and mid osteoarthritis of rabbits and the application value of imaging technology in OA experiment.Methods：48 New Zealand white rabbits were randomly divided into normal group，model group，Tougu Xiaotong group，and bolus group.All models were based on the improved Hulth.DR，CT，MRI screening technology was taken in 4W，8W，12W，16W after operation，observing the changes of joint space narrowing，subchondral bone，osteophytes，arthroedema，cartilage，et al.Results：Model group had more arthroedema each time，early experiments（4 and 8 weeks）could observe subchondral sclerosis，late experiments（12 and 16 weeks）slightly joint space narrowing could be seen.Tougu Xiaotong group of mid-dose and high-dose had lesser arthroedema than model group each time，with cartilage surface coarse and subchondral sclerosis and lightest high-dose group lesions in late experiments.The performance of bolus group was between high-and low-dose Tougu Xiaotong group.Conclusion:Tougu Xiaotong Granules can reduce inflammation of OA，delay lesion of subchondral bone and recover the cartilage.

Osteoarthritis；Tougu Xiaotong Granules；Magnetic resonance imaging；Radiography

2015-06-22）

10.3969/j.issn.1672-0512.2015.06.002

福建省自然科学基金项目（2014J01356）；陈可冀中西医结合发展基金项目（CKJ2011004）。

陈文列，E-mail：chen.wl@163.com；郑章和，E-mail：zhengzhanghe@163.com。