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【关键词】 降钙素对骨性关节炎中软骨作用
骨性关节炎的特征表现是关节软骨的进行性退变〔1〕。实验研究和临床观察证实，完整的关节软骨形态取决于软骨下骨的转化、正常的软骨细胞功能和基本的生物力学刺激〔2〕。鉴于软骨下骨和关节软骨的关系十分密切，理论上理想的治疗药物应该着眼于生物力学刺激的干预和如何调整骨和软骨的代谢活性。
降钙素（calcitonin,CT）是一种公认的抗再吸收剂，长期以来它一直被用来治疗骨质疏松〔3〕。降钙素对软骨的作用仅最近才在科学文献中发表，但之后短短时间里就出现了大量的研究数据，完善并证实了这个理论。本文总结了近年来关于降钙素对关节软骨的作用的研究结果，阐述降钙素的作用机理并展望以后的研究方向。
1 降钙素作用的实验研究
通常认为OA中软骨的变性有2个特征：生物合成和降解。在合成期，软骨细胞试图修复损伤的细胞外基质；在降解期，软骨细胞产生的各种酶消化基质，随后软骨破坏加剧〔4〕。以下就从软骨的合成和降解角度阐述降钙素的作用。
1.1 促进软骨形成
CT能刺激体外培养的软骨细胞的增殖和蛋白多糖的合成。Franchimont〔5〕等用hCT和sCT作用于软骨细胞，发现了胶原和蛋白多糖这2种软骨细胞主要成分的增加。李任增〔6〕等对20只新西兰白兔行右膝关节间交叉韧带切断术（ACLT）造成关节炎模型，5 IU／kg·d注射CT，6周处死后2型胶原免疫组化和番红“0”显示，CT能够提高2型胶原和蛋白多糖的含量，保护关节软骨。
体内实验研究中外科手术方法致关节不稳定产生关节炎的方法是经常被采用的，它的优点是模型建立快，而且发生时间一致。比较成熟的方法是对狗、兔和大鼠进行前交叉韧带切断术（ACLT），由于关节不稳定而产生关节炎，这也正好模拟了人的外界损伤导致的关节炎〔7〕。大体的特征表现是骨赘的形成和软骨的溃烂，镜下变化包括软骨纤维化，细胞克隆和细胞排列紊乱〔6〕。
Hajjaji等〔8〕采用狗关节炎（ACLT）模型的研究也证明了CT能够影响关节损伤的进程。对造模的实验组与非造模的对照组都给与CT，结果显示CT能够减小实验组关节组织损害程度，应用CT后两组的蛋白多糖含量也都增高。
CT在生物个体血清中的表达以新生时最高，在之后第1年会有2次高峰〔9、10〕。软骨细胞的增殖、分化、成熟导致软骨内骨化，软骨内骨化才使长骨得以生长，在这个过程中，CT一直维持在很高的水平。在研究CT对骨成熟的潜在影响的过程中发现，血清CT的高峰期与软骨的转化期是重合的。Khaldi等〔11〕通过对80只12周龄雄性SD大鼠的研究发现，CT能促进骺板的成熟，增加股骨关节盘肥大软骨细胞的数量，促进成长期幼年大鼠的骨生长。
骨形态发生蛋白（BMP）是对软骨很重要的一类因子，促进软骨的生成，刺激不同时期的软骨细胞分泌胶原。它的表达的水平应该是反映CT作用的重要指标。Sobajima等〔12〕发现，椎间盘退变的新西兰白兔BMP2、BMP7的表达降低。Suzuki〔13〕发现BMP和CT都能激活碱性磷酸酶的活性。两者之间的关系是值得进一步研究的。
1.2 抑制软骨的降解
体外分离培养软骨细胞的试验证明了CT对软骨细胞分解代谢起作用。CT的存在能够削弱以Ⅱ型胶原为靶目标的胶原酶的不平衡作用〔14〕，从而保护软骨。催化刺激因子，OSM和肿瘤坏死因子（TNFa）干预体外培养的移植关节软骨形成的软骨降解模型可用于判断所研究的药物对软骨降解的作用〔15〕。而且在研究软骨降解的问题上体外培养比体内培养要有优势，建立体外模型能够提供软骨细胞与周围的细胞外基质的关系。在研究中被强调的结构完整的细胞外基质的功能进一步说明了当细胞与基质失去有机联系后，这些细胞的一些应答作用也不会出现〔16〕。
基质金属蛋白酶（MMPs）是重要的降解酶，在关节炎中MMPs起着重要的作用。作者以前的研究发现CT能降低兔（ACLT）关节炎的MMP1的表达〔17〕。同时MMPs有它的信号传导通路，如MAPK途径，CT对MMPs的作用的精确信号传导途径是需要进一步研究的。
绝经妇女的雌性激素缺乏会使关节炎的发病率增高，严重程度增加。软骨代谢过程中生化标记物水平的变化也具有说明意义。Ⅱ型胶原降解产物CTXⅡ在绝经后会双倍表达。卵巢切除后的大鼠，由于单纯雌激素缺乏导致的关节炎模型与人的关节炎过程是十分相似的。成熟的大鼠卵巢切除，9周后的病理进程变化是相当于人的关节炎最早期变化，表现为轻度的浸润和蛋白多糖的丢失，出现软骨溃烂。但是OVX模型还是代表早期或者破坏性不强的疾病的，因此，OVX模型适合作为关节炎早期的研究〔18〕。汪韬等〔19〕对OVX大鼠进行研究，结果表明CT能阻止骨量的丢失，阻止椎间盘的退变。
2 降钙素作用的临床研究
骨折的修复就是软骨的发生和成熟的过程。在绝大多数的关于骨折的研究中，都得出了这样的结论——CT能够促进愈合组织的形成，通过放射学检验也被证实。在这些研究中发现，CT在骨折愈合过程中起到了积极作用，增加骨折部分软骨的生成，也使此部分软骨加快成熟。
Bagger等〔20〕对152名55～85岁老年妇女分别以（0.15、0.4、1.0、2.5 mg）给予口服降钙素3个月后发现CTXII剂量依赖性降低，而且以1.0mg剂量组的CTXⅡ降低最明显，软骨完整程度最好。这说明了CT的作用不仅仅是抑制吸收还抑制软骨的降解。此外，CT以口服的形式对膝关节炎患者进行治疗，然后用ISK评分和生物标记方法对其疗效进行评价。用药后ISK评分的下降幅度大于5，而ISK评分是与临床密切相关的。Manicourt〔21〕分别对患有关节炎的16名病人给予安慰剂，17人给予0.5 mg CT，18人给予1.0 mg CT，给药84 d后发现伴随着尿CTXⅡ的下降，血清中MMP3，13的含量也下降了，TIMP1和TIMP2均无变化。
3 讨论
关节炎的发生过程包括关节软骨的改变、代谢功能的变化和软骨下骨的重构。降钙素长期以来一直被作为治疗骨质疏松的药物，对它的研究也多集中在对成骨细胞的作用。当它对软骨细胞的作用被报道后，由于降钙素自身的特性使得它迅速成为研究的热点。与其他抗重吸收的药物不同，CT能使骨和软骨都得到修复。在结构变化的角度，CT又有调控软骨和软骨下骨的作用，从而具备长期的临床疗效。
目前对降钙素作用的研究多来自于实验，也得出了很多有意义的结论。已经证实关节软骨中存在着经典的cAMP的信号途径，降钙素受体（CTR）在软骨细胞内存在也在最近被证实。CT与其受体结合后能活化腺苷酸环化酶，cAMP、蛋白激酶A（PKA）途径和磷脂酶C（PLC）途径〔22〕。此外，酪氨酸酶磷酸会进一步活化下游效应子，例如：丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）42／44的活化和磷脂酶D的活化〔23〕。关节炎进程中的因子都是通过什么途径对软骨发生作用的，这是需要进一步研究的。
临床上对CT作用的研究目前还很少，需要进一步进行大样本量临床试验明确CT的疗效。同时，在治疗中关于CT作用的不良反应也应加以注意，并对其机理进行研究。
【参考文献】
骨性关节炎的特征表现是关节软骨的进行性退变〔1〕。实验研究和临床观察证实，完整的关节软骨形态取决于软骨下骨的转化、正常的软骨细胞功能和基本的生物力学刺激〔2〕。鉴于软骨下骨和关节软骨的关系十分密切，理论上理想的治疗药物应该着眼于生物力学刺激的干预和如何调整骨和软骨的代谢活性。
降钙素（calcitonin,CT）是一种公认的抗再吸收剂，长期以来它一直被用来治疗骨质疏松〔3〕。降钙素对软骨的作用仅最近才在科学文献中发表，但之后短短时间里就出现了大量的研究数据，完善并证实了这个理论。本文总结了近年来关于降钙素对关节软骨的作用的研究结果，阐述降钙素的作用机理并展望以后的研究方向。
1 降钙素作用的实验研究
通常认为OA中软骨的变性有2个特征：生物合成和降解。在合成期，软骨细胞试图修复损伤的细胞外基质；在降解期，软骨细胞产生的各种酶消化基质，随后软骨破坏加剧〔4〕。以下就从软骨的合成和降解角度阐述降钙素的作用。
1.1 促进软骨形成
CT能刺激体外培养的软骨细胞的增殖和蛋白多糖的合成。Franchimont〔5〕等用hCT和sCT作用于软骨细胞，发现了胶原和蛋白多糖这2种软骨细胞主要成分的增加。李任增〔6〕等对20只新西兰白兔行右膝关节间交叉韧带切断术（ACLT）造成关节炎模型，5 IU／kg·d注射CT，6周处死后2型胶原免疫组化和番红“0”显示，CT能够提高2型胶原和蛋白多糖的含量，保护关节软骨。
体内实验研究中外科手术方法致关节不稳定产生关节炎的方法是经常被采用的，它的优点是模型建立快，而且发生时间一致。比较成熟的方法是对狗、兔和大鼠进行前交叉韧带切断术（ACLT），由于关节不稳定而产生关节炎，这也正好模拟了人的外界损伤导致的关节炎〔7〕。大体的特征表现是骨赘的形成和软骨的溃烂，镜下变化包括软骨纤维化，细胞克隆和细胞排列紊乱〔6〕。
Hajjaji等〔8〕采用狗关节炎（ACLT）模型的研究也证明了CT能够影响关节损伤的进程。对造模的实验组与非造模的对照组都给与CT，结果显示CT能够减小实验组关节组织损害程度，应用CT后两组的蛋白多糖含量也都增高。
CT在生物个体血清中的表达以新生时最高，在之后第1年会有2次高峰〔9、10〕。软骨细胞的增殖、分化、成熟导致软骨内骨化，软骨内骨化才使长骨得以生长，在这个过程中，CT一直维持在很高的水平。在研究CT对骨成熟的潜在影响的过程中发现，血清CT的高峰期与软骨的转化期是重合的。Khaldi等〔11〕通过对80只12周龄雄性SD大鼠的研究发现，CT能促进骺板的成熟，增加股骨关节盘肥大软骨细胞的数量，促进成长期幼年大鼠的骨生长。
骨形态发生蛋白（BMP）是对软骨很重要的一类因子，促进软骨的生成，刺激不同时期的软骨细胞分泌胶原。它的表达的水平应该是反映CT作用的重要指标。Sobajima等〔12〕发现，椎间盘退变的新西兰白兔BMP2、BMP7的表达降低。Suzuki〔13〕发现BMP和CT都能激活碱性磷酸酶的活性。两者之间的关系是值得进一步研究的。
1.2 抑制软骨的降解
体外分离培养软骨细胞的试验证明了CT对软骨细胞分解代谢起作用。CT的存在能够削弱以Ⅱ型胶原为靶目标的胶原酶的不平衡作用〔14〕，从而保护软骨。催化刺激因子，OSM和肿瘤坏死因子（TNFa）干预体外培养的移植关节软骨形成的软骨降解模型可用于判断所研究的药物对软骨降解的作用〔15〕。而且在研究软骨降解的问题上体外培养比体内培养要有优势，建立体外模型能够提供软骨细胞与周围的细胞外基质的关系。在研究中被强调的结构完整的细胞外基质的功能进一步说明了当细胞与基质失去有机联系后，这些细胞的一些应答作用也不会出现〔16〕。
基质金属蛋白酶（MMPs）是重要的降解酶，在关节炎中MMPs起着重要的作用。作者以前的研究发现CT能降低兔（ACLT）关节炎的MMP1的表达〔17〕。同时MMPs有它的信号传导通路，如MAPK途径，CT对MMPs的作用的精确信号传导途径是需要进一步研究的。
绝经妇女的雌性激素缺乏会使关节炎的发病率增高，严重程度增加。软骨代谢过程中生化标记物水平的变化也具有说明意义。Ⅱ型胶原降解产物CTXⅡ在绝经后会双倍表达。卵巢切除后的大鼠，由于单纯雌激素缺乏导致的关节炎模型与人的关节炎过程是十分相似的。成熟的大鼠卵巢切除，9周后的病理进程变化是相当于人的关节炎最早期变化，表现为轻度的浸润和蛋白多糖的丢失，出现软骨溃烂。但是OVX模型还是代表早期或者破坏性不强的疾病的，因此，OVX模型适合作为关节炎早期的研究〔18〕。汪韬等〔19〕对OVX大鼠进行研究，结果表明CT能阻止骨量的丢失，阻止椎间盘的退变。
2 降钙素作用的临床研究
骨折的修复就是软骨的发生和成熟的过程。在绝大多数的关于骨折的研究中，都得出了这样的结论——CT能够促进愈合组织的形成，通过放射学检验也被证实。在这些研究中发现，CT在骨折愈合过程中起到了积极作用，增加骨折部分软骨的生成，也使此部分软骨加快成熟。
Bagger等〔20〕对152名55～85岁老年妇女分别以（0.15、0.4、1.0、2.5 mg）给予口服降钙素3个月后发现CTXII剂量依赖性降低，而且以1.0mg剂量组的CTXⅡ降低最明显，软骨完整程度最好。这说明了CT的作用不仅仅是抑制吸收还抑制软骨的降解。此外，CT以口服的形式对膝关节炎患者进行治疗，然后用ISK评分和生物标记方法对其疗效进行评价。用药后ISK评分的下降幅度大于5，而ISK评分是与临床密切相关的。Manicourt〔21〕分别对患有关节炎的16名病人给予安慰剂，17人给予0.5 mg CT，18人给予1.0 mg CT，给药84 d后发现伴随着尿CTXⅡ的下降，血清中MMP3，13的含量也下降了，TIMP1和TIMP2均无变化。
3 讨论
关节炎的发生过程包括关节软骨的改变、代谢功能的变化和软骨下骨的重构。降钙素长期以来一直被作为治疗骨质疏松的药物，对它的研究也多集中在对成骨细胞的作用。当它对软骨细胞的作用被报道后，由于降钙素自身的特性使得它迅速成为研究的热点。与其他抗重吸收的药物不同，CT能使骨和软骨都得到修复。在结构变化的角度，CT又有调控软骨和软骨下骨的作用，从而具备长期的临床疗效。
目前对降钙素作用的研究多来自于实验，也得出了很多有意义的结论。已经证实关节软骨中存在着经典的cAMP的信号途径，降钙素受体（CTR）在软骨细胞内存在也在最近被证实。CT与其受体结合后能活化腺苷酸环化酶，cAMP、蛋白激酶A（PKA）途径和磷脂酶C（PLC）途径〔22〕。此外，酪氨酸酶磷酸会进一步活化下游效应子，例如：丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）42／44的活化和磷脂酶D的活化〔23〕。关节炎进程中的因子都是通过什么途径对软骨发生作用的，这是需要进一步研究的。
临床上对CT作用的研究目前还很少，需要进一步进行大样本量临床试验明确CT的疗效。同时，在治疗中关于CT作用的不良反应也应加以注意，并对其机理进行研究。
作者单位：华北煤炭医学院附属医院骨科，河北唐山 063000