作者：唐浩 北京积水潭医院

骨关节炎（OA）是一种影响全球1.51亿人的常见疾病，在工业化国家，由于人口老龄化和肥胖加剧，其发病率预计将增加，这种情况加上以往的关节损伤是最常见的风险因素。OA可以影响任何关节，但最常见的是影响膝盖、髋关节和手。膝关节骨性关节炎的发病率最高，女性（47%）和男性（40%）都是如此，目前还没有任何治疗方法可以逆转或阻止OA的进展，除非进行全关节置换。全膝关节置换术是最常见的关节手术，据估计，到20304年，接受该手术的患者数量将增加五倍，达到350万。
为了寻找有效的治疗方法，已经采取了许多不同的方法，包括关注生长因子，如转化生长因子β（TGFβ），以及其他参与调节软骨发育和体内平衡的分子途径。TGFβ分子信号在软骨和软骨细胞健康中发挥双重和相反的作用，这取决于下游激活的受体和信号。研究表明，抑制高水平的全身TGFβ可以通过防止软骨蛋白聚糖的丢失和保护软骨下骨免受结构改变来减轻小鼠前交叉韧带断裂诱导的OA。此外，TGFβ对关节健康的影响取决于其结合的受体。软骨细胞表达的ALK在TGFβ刺激后激活下游信号通路，导致SMAD2/3磷酸化和信号传导，这与软骨的维持有关。事实上，缺乏SMAD的小鼠表现出蛋白聚糖、胶原蛋白、聚集蛋白的丢失，并表达更多的MMP和MMP。相反，通过同样在软骨细胞上表达的ALK1发出信号，导致SMAD1/5/8磷酸化和信号传导，导致软骨细胞肥大。适当的TGFβ信号在老年和骨关节炎患者软骨中的重要性更为明显，这些患者的软骨中TGFβ、TGFβ和ALK表达降低，SMAD1/5/8向细胞核移位增加。
我们最近报道，由ATP水解产生的细胞外腺苷是一种自分泌稳态因子，可维持软骨细胞和软骨的平衡。我们进一步证明，关节内注射腺苷脂质体制剂，在创伤后OA大鼠模型中，通过与A2A受体（A2AR）的相互作用防止软骨破坏和软骨细胞肥大。已发表的证据表明，内源性腺苷作用于A2AR，可保护软骨不降解，并防止关节软骨细胞释放退行性和促炎性分子。在临床上，与实验模型不同，OA的治疗在过程开始和OA建立后就开始了。因此，我们在本研究中确定，用腺苷脂质体制剂（Lipo ADE）或选择性A2AR激动剂（Lipo-CGS）CGS21680脂质体制剂治疗已确立的OA是否可以预防OA的进展。此外，我们还探讨了A2AR受体刺激改变软骨病理生理学的机制。
在这里，我们报告了关节内注射腺苷脂质体制剂和选择性A2AR激动剂CGS21680，可防止两种不同OA模型的OA进展，即小鼠肥胖诱导的OA和大鼠创伤后OA。
肥胖是OA的常见危险因素，因此我们在肥胖诱导OA的小鼠模型中测试了Lipo-Ade和Lipo-CGS的作用。小鼠保持高脂肪（60%）饮食；在开始高脂肪饮食之前和之后，对所有小鼠进行DEXA扫描，与喂食普通食物的组相比，所有肥胖动物的体脂组成和体脂百分比均存在显著差异; 在这里研究的各个治疗组之间没有发现差异。此外，所有实验组的骨密度、骨矿物质含量和瘦组织没有差异。血浆样本的免疫分析显示，与喂食NC的小鼠相比，HFD小鼠的促炎细胞因子IL-6、瘦素和抵抗素显著增加，所有小鼠均未检测到TNF-α。用Lipo或Lipo CGS关节内注射治疗小鼠，不会影响这些脂肪因子的水平。在该OA模型中，与生理盐水或Lipo治疗小鼠相比，关节内Lipo Ade和Lipo CGS治疗导致肥胖相关OA的组织学显著改善，治疗小鼠中藏红花色素O染色蛋白多糖的恢复。有趣的是，与对照组相比，H&E染色显示Lipo-CGS-和Lipo-Ade治疗组小鼠的滑膜厚度和炎症减少。喂食高脂肪饮食的小鼠（HFD小鼠）的膝盖OARSI得分为5.2 ± 1.8.注射Lipo Ade和Lipo CGS均显著降低OA严重程度（OARSI评分1.3 ± 0.8和1.8 ± 分别为1.0，p < 0.001与未经治疗）。
OA患者通常在OA发病后寻求医疗护理，到目前为止，还没有任何疗法可以阻止OA进展或逆转OA关节软骨的丢失。因此，我们测试了Lipo CGS和Lipo Ade改善PTOA大鼠模型软骨和软骨细胞中与OA相关的变化的能力，在ACL损伤后4周首次注射，此时OA已完全确立。受影响胫骨的显微CT重建显示，在关节内注射开始前的某个时间点，受伤4周后检查的PTOA膝关节的骨形态和软骨丢失发生了明显变化，与Safranin O染色丢失和软骨厚度减少一致。在实验治疗结束时，在Lipo治疗的膝关节中观察到软骨和骨质硬化的明显丧失。相比之下，虽然Lipo-CGS21680-和Lipo-Ade治疗的大鼠的骨骼仍有明显损伤，但通过显微CT和组织学检查，软骨损失似乎有所减少。与注射Lipo或生理盐水的大鼠相比，关节内注射Lipo-CGS可显著减轻膝关节肿胀。相比之下，关节内注射Lipo Ade导致第一次注射后肿胀最初增加，10天后在下次注射时肿胀明显减少。Lipo Ade注射引起的膝关节肿胀明显增加可能是由于A2B受体的非选择性刺激所致，此前在大鼠佐剂性关节炎模型中已证明A2B受体会加剧关节肿胀。定量组织学检查（OARSI评分）显示，前交叉韧带断裂4周后，大鼠的膝关节出现明显的OA变化，生理盐水和Lipo治疗的膝关节OA轻度进展，Lipo CGS和Lipo-Ade注射的膝关节的进展完全被阻止。生理盐水和脂类治疗的膝盖中的关节软骨被侵蚀，在某些区域，底层骨显示出来，但令人惊讶的是，在关节内生理盐水或空脂质体治疗的大鼠的膝盖中，软骨外观保持稳定。