硫酸软骨素在骨科中的应用
发布人:山东康曼生物科技有限公司 时间:2018-01-18 06:01:06 点击次数:49
硫酸软骨素(chondroitin sulfate, ChS)是一类硫酸化的糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG),其分子结构主要由D-葡糖醛酸与2-乙酰氨基-2-脱氧-硫酸-D-半乳糖组成。根据硫酸基在 N-乙酰基-D-氨基半乳糖上的不同位置,可分为硫酸软骨素A(ChS-A)、硫酸软骨素C(ChS-C)等。商品ChS可从猪、牛和鲨鱼等软骨提取,相对分子质量在(10~50)×103之间。在欧美、日本等国,ChS主要作为保健食品或药品[1],用于防治冠心病、心绞痛、心肌梗死、关节炎、角膜炎、耳聋耳鸣、神经痛等疾病,长期服用毒副作用较低。
近年随着研究的不断深入,发现ChS在治疗骨关节疾病方面疗效显著,而且与其他药物相比不良反应少。1 ChS在骨关节疾病中的作用
美国药典-处方集(USP-NF)收载了ChS原料及ChS与氨基葡糖的复合片剂。国外上市的此类制剂通常作为膳食补充剂用于预防关节炎,保护关节[2]。2003年欧洲风湿病防治联合会发表的治疗膝骨关节炎(osteoarthritis,OA)的建议中认为,ChS是一种治疗膝OA的有效药物[3]。1.1 膳食补充剂用于保护关节
ChS为结缔组织中天然存在的成分,能够结合水分子用于润滑和支撑关节,使关节活动自如。国外上市的ChS或含ChS的制剂很多,如Chondroitin Sulfate,Osteo Joint Care,More Free,Nutrajoint,ARTHx等,作为膳食补充剂用于保护关节。
1.2 治疗骨关节炎
ChS有明显的亲软骨性,可优先进入软骨组织,保护软骨。大鼠尾静脉注射Freund完全佐剂诱发关节炎模型[4],使用ChS可抑制水肿的产生和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、白介素-1β(IL-1β)的合成,避免了软骨损害的进一步发展。ChS还能抑制某些损坏关节软骨的蛋白水解酶和溶酶体酶,如弹性酶、N-乙酰氨基葡糖苷酶等的生成。McAlindon[5]发现,OA患者口服ChS后,可观测到关节处的透明质酸(HA)、蛋白聚糖(PG)和II型胶原均较空白对照组显著增加,且N-乙酰氨基葡糖苷酶减少。研究证实[6, 7],ChS能减少IL-1β诱导的MMP -1、-3、-13以及PG酶-1、-2的合成,增强II型胶原mRNA表达和软骨再生。通过ChS治疗可以使诱生型氧化氮合酶(iNOS)和环加氧酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)mRNA 水平降低。可见ChS能抑制与软骨降解有关的蛋白水解酶以及IL-1β诱导的促炎症反应酶iNOS 和COX-2的表达,恢复转化生长因子(TGF-β)受体的mRNA水平。这些都显示ChS可以保护软骨,用于治疗OA长期有益。
口服ChS可缓解关节疾病症状[8],减少对非甾体抗炎药的需求,虽然起效较慢,但长期服用无副作用,无肠胃刺激性。Ronca等[9]用氚标记的方法观察了ChS在大鼠和健康志愿者体内的药动学过程,初步阐述了ChS的抗炎机制,证明了ChS在OA治疗中的抗炎作用。国内相关研究[10,11]表明,关节腔内注射HA和ChS组成的人工关节滑液,可明显缓解OA的临床症状。
1.3 缓解关节炎疼痛
ChS有缓解OA患者关节疼痛的作用已在多项试验中得到证实。Clegg等[12]进行了一项氨基葡糖和ChS的OA干预试验,以安慰剂和塞来考昔为对照。结果表明,ChS和氨基葡糖对中重度膝痛亚组患者有效,且不良反应较少,在各组间均匀分布。Richy等
[13]
汇总16项实验结果显示,口服ChS 3个月的治疗效果优于安慰剂,与双氯酚酸等抗炎镇痛类药的效果相近,但ChS缓解疼痛持续时间较长,可达3个月以上。抗炎类药物仅能缓解关节炎的疼痛,ChS则可以控制症状进一步发展,有利于软骨修复。
2 ChS作为组织工程化关节软骨的天然生物支架材料
软骨组织工程是当前组织工程研究的热点之一,其基本方法是将体外分离培养的正常组织细胞接种到具有一定空间结构和良好生物相容性的三维支架上,然后将细胞-支架复合物在体外继续培养或植入体内,同时辅以特殊的生长因子。支架材料逐渐降解,为细胞分泌的基质所代替,形成组织或器官的结构并行使功能[14]。
ChS用于体内移植或注射,无炎症和变态反应,在动物体内可被降解为氨基葡糖参与代谢,表现出良好的生物相容性和生物可降解性,因而,在组织工程中显示出较为广泛的应用前景[15-17]。研究[18]证实,胶原-HA-ChS支架在体内的成骨能力好于胶原-羟基磷灰石支架。3 其他
近期研究表明[19],口服ChS-A能改善颈椎病症状,其治疗机制主要是ChS能减缓骨质增生。ChS-A有改善血液循环、促进新陈代谢、扩张末梢血管的作用,并可修复软骨病变和消除早期骨刺。
研究发现,椎间盘退行性变时除了基本的病理变
化外还伴随着ChS浓度降低。目前认为,椎间盘变性与椎间盘内细胞功能降低、细胞外基质内聚集蛋白聚糖含量减少、纤维胶原类型改变直接相关。发生腰椎间盘退行性变较严重的患者可口服ChS-A治疗。其机制是ChS能增强II型胶原mRNA表达和软骨再生[7],促进成骨细胞增生和新骨形成,加速骨愈合。
一些研究还发现,口服ChS对于治疗软骨炎(Teitze 综合征)有明显的效果。
4 展望
长期以来ChS多用于防治冠心病等心血管疾病,近年随着研究的不断深入,发现ChS用于治疗一些骨科疾病效果较好,而且不良反应比其他药物少。